改變高分子材料的途徑精選(九篇)

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第1篇：改變高分子材料的途徑范文

【關鍵詞】高分子材料；廢舊塑料；建筑材料；回收應用

以塑料、纖維、橡膠為主體的高分子材料在我們的生活當中隨處可見，高分子材料與我們的生活息息相關，我們的生活與高分子聯(lián)系也越來越緊密。隨著社會和科學技術的飛速發(fā)展及人們消費習慣的改變，人們使用的高分子材料數(shù)量也迅速增加，由于通常高分子材料的使用壽命比較短，所以廢舊高分子材料的數(shù)量也大量增加。由于大量的廢舊高分子材料不能在大自然中自然降解，已經(jīng)成為環(huán)境污染的一個重要來源。

日常生活中用量最大的熱塑性高聚物聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP），聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等樹脂制品的消費量達1135萬t/年。據(jù)調(diào)查，每年產(chǎn)生廢棄物數(shù)量巨大，美國1800萬t，日本488萬t，西歐1140萬t，我國也有90萬t。

目前，廢舊高分子材料的處理方式主要是焚燒、填埋以及回收再利用?；厥昭h(huán)利用高分子材料主要有兩種，一是物理循環(huán)技術，物理回收循環(huán)利用技術主要是指簡單再生利用和復合再生利用，回收廢舊塑料制品經(jīng)過分類、清洗、破碎、造粒進行成型加工。這類再生利用的工藝路線比較簡單，生產(chǎn)量巨大，但再生制品的性能欠佳，一般制作檔次較低的塑料制品。二是化學循環(huán)利用，通過對回收的高分子廢舊材料的化學改性，生產(chǎn)達到同類或異類使用要求的產(chǎn)品。化學循環(huán)再生材料生產(chǎn)工藝復雜，投資高，產(chǎn)品改性徹底，但產(chǎn)量低，對回收高分子材料要求也高。

我國處理廢棄的高分子材料的技術還是比較落后，大部分只是較簡單地單純再生及復合再生。大批量的廢棄高分子材料都變成為垃圾，大量的廢舊高分子材料已經(jīng)嚴重影響了我們的日常生活如：分散在土壤中塑料地膜，易使土質(zhì)板結，影響農(nóng)作物對氧、空氣、水分、光的吸收；地面上飛散的薄膜碎片易引起火災、污染環(huán)境；部分廢舊高分子材料在降解中釋放對人體有害的氣體及毒素。如何處理這些廢舊的塑料、纖維、橡膠等已經(jīng)成為一個日益迫切的環(huán)境和經(jīng)濟問題。

在我國，高分子材料使用量大，生產(chǎn)量也大，當然廢舊高分子材料數(shù)量也巨大。建筑材料在我國的使用量巨大，如果這方面技術開發(fā)與應用得當，那么將是改善我國在高分子材料處理問題上的一條重要途徑。

據(jù)統(tǒng)計，美國在20世紀末廢舊塑料回收率達35%以上，廢舊塑料品種的比例約為：包裝制品占50%，建筑材料占18%，消費品占11%，汽車配件占5%，電子電氣制品占3%。我國廢舊塑料的回收率在20%左右，建筑材料占的比例更小。我國廢舊塑料在建筑材料中的開發(fā)利用技術水平還比較低，還有廣闊前景。

隨著國家有關禁止使用粘土磚禁令的公布，開發(fā)使用新型墻體材料已經(jīng)成為一種必然趨勢，同時回收利用廢舊高分子材料技術的發(fā)展，為廢舊高分子材料復合成新型墻體材料提供了強有力的支持。目前已有許多這類技術發(fā)展相當成熟，并用于實際的生產(chǎn)當中。

英國威爾士Affresol公司開發(fā)出一種建造低碳住房（如下圖）工藝，采用包裝物廢棄料和加工廢料等再生廢舊塑料及礦產(chǎn)品作為原材料，而且價格合理。每一座房屋約消耗18噸本應進行填埋的材料。

第一座這樣的積木式房屋已被英國一家室內(nèi)供暖和熱水系統(tǒng)生產(chǎn)商伍斯特博世公司訂購，房屋座落于英國伍斯特郡Warndon的工廠內(nèi)。伍斯特博世公司向Affresol公司提供利用再生加熱器回收的廢舊塑料，將保證伍斯特博世公司實現(xiàn)零廢料排放的計劃。

（1）玻璃與塑料復合而成的樣品磚

由塑料，玻璃復合而成的樣品磚已經(jīng)研制出來，在國外已經(jīng)得到了較廣泛的應用。其中塑料組分包括聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯以及ABS，相同的粒徑形態(tài)，較窄的尺寸范圍和尺寸分布與近似尺寸的棕色玻璃混合成玻璃塑料復合材料，其中玻璃的質(zhì)量百分比根據(jù)不同的性能要求可為15%、，30%、45%。這種材料能在235℃模壓成標準的粘土磚形狀。當溫度在20～50℃范圍變化時，經(jīng)過抗壓實驗，發(fā)現(xiàn)其斷裂應力是普通粘土磚的兩倍多。制備這種試樣時所要求的塑料不需要區(qū)分熱塑性和熱固性，因此它的原料來源相當廣泛。

（2）廢舊塑料PVC做建筑線槽

在建筑施工中常使用玻璃條、有機玻璃條、橡膠、塑料條作為房屋施工用的分割線條和避水線條。這些材料的共同缺點是價格高，合肥華風改性塑料公司，使用塑料改性新配方，新技術開發(fā)出一系列用于建筑建材行業(yè)的改性廢塑PVC線槽。不僅質(zhì)量好，工人使用方便，產(chǎn)品有不同規(guī)格型號，更重要的是這種材料價格大幅度下降。

其工藝流程：

（3）利用廢舊塑料和粉煤灰制建筑用瓦

哈爾濱工業(yè)大學的張志梅等研究了利用廢舊塑料和粉煤灰制建筑用瓦的工藝方法和條件，用廢舊塑料粉煤灰制成的建筑用瓦在性能上，完全可以滿足普通建筑的要求。這種建筑用瓦的研制成功，不僅可以降低成本，還是消除“白色污染”的一種積極方法。

其工藝流程：

（4）利用廢泡沫生產(chǎn)新型保溫磚

青島裕泰化工科技有限公司利用廢泡沫具有優(yōu)良的保溫性能的特點，廢物利用，再采用價格低來源廣的化工原料，將廢泡沫二次成形，研究成功了造價低廉、防火性好、保溫性能優(yōu)良的新型保溫磚。

經(jīng)測試，這種新型保溫磚導熱系數(shù)小于0.06W/m.K，優(yōu)于0.09W/m.K的國家標準，含水率小于8%，密度小于225kg/m3，抗壓強度大于0.21MPa，且耐候性強，適合國內(nèi)不同氣候的各地區(qū)使用，取代傳統(tǒng)珍珠巖或煤渣等保溫材料。

（5）廢棄聚酯做改性水泥砂漿

聚合物改性水泥砂漿（以下簡稱PMC）在耐腐蝕性能、固化時間及某些力學性能方面大大優(yōu)于傳統(tǒng)硅酸鹽水泥砂漿。在許多情況下，聚合物的獨特性質(zhì)使其在混凝土結構修補與保護中起到傳統(tǒng)材料無法替代的作用，既可節(jié)省大量建筑物修補資金，又加快了施工速度。但是PMC的價格昂貴，尚未被廣泛使用。

同濟大學程為莊等用廢棄的聚酯飲料瓶為原料，通過醇解、縮聚來獲得再生型不飽和聚酯，繼而開發(fā)出一種低成本、新型的“綠色”合物改性水泥砂漿，其價格適中，性能優(yōu)良，既達到環(huán)境保護的目的，又可為擴大PMC的應用范圍開辟新路。

【參考文獻】

第2篇：改變高分子材料的途徑范文

關鍵詞：塑料制品；配方設計；理論；實踐；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）27-0063-02

從事高分子材料專業(yè)學習的學生知道，“高分子成型加工”、“高分子物理”和“高分子化學”，共同構成了高分子材料專業(yè)的三大主干基礎課程。而“塑料材料與配方設計”是高分子材料與工程專業(yè)成型加工分支下一門重要的專業(yè)課程，對合成樹脂及塑料助劑的深入了解，正確的選用塑料原料和塑料助劑，合理的進行配方設計，在塑料成型加工過程中至關重要，也是獲得品質(zhì)優(yōu)良塑料制品的技術保障。然而，“塑料材料與配方設計”在課程教學環(huán)節(jié)中，只是片面的理論介紹涉及某一材料的某一性能，大部分同學覺得課堂內(nèi)容比較單一，理論性過多，實踐性較少。鑒于以上不足，為了培養(yǎng)和提高學生理論聯(lián)系實踐的能力，適應目前社會對高分子人才的實際需求，力求學生能在較短的時間內(nèi)掌握該課程的教學內(nèi)容，特別是課程理論與實踐教學有效的結合學習，改變傳統(tǒng)的教學模式，本文從以下幾個方面的教學改革進行了有效的探索。

一、圍繞人才培養(yǎng)目標，夯實課程建設的教學改革探索

立足貴陽學院的人才培養(yǎng)目標――“突出實用、服務本地”，緊扣《貴州省新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中涉及的高分子材料人才培養(yǎng)方向領域，我校根據(jù)具體情況和要求，對專業(yè)人才培養(yǎng)方案進行了認真地討論，不斷完善課程的教學大綱與基本要求，力求符合實際的需求。材料科學與工程本科生的課程和教學大綱應主要集中在材料科學與工程的四個基本要素――合成和加工、結構、性質(zhì)、使用性能及其相互關系[1]。“塑料材料與配方設計”課程以每種塑料材料的合成、結構與性能關系、加工性能、應用性能、成型方法、改性以及最新的發(fā)展狀況等角度，完整地將通用熱塑性塑料、工程塑料、熱固性塑料展現(xiàn)在每位高分子專業(yè)學生面前，從而使學生可以完整、全面地了解每種塑料材料以及各種助劑的功效、添加量、作用機理和最新發(fā)展狀況。目的是使學生掌握高分子材料加工助劑的概況、合成、作用機理及其應用，重點掌握塑料增塑劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑和阻燃劑的結構特點和作用機理，了解其結構與性能之間的關系，熟悉塑料制品實際應用配方設計。力求緊扣工程應用型人才培養(yǎng)的目標和工程實際，從應用型本科生學習的實際出發(fā)，重視理論與工程實際的結合，突出應用性較強的內(nèi)容，有利于工程應用。通過該課程的學習，再配以一定的配方設計方法的講授，為培養(yǎng)高素質(zhì)應用型人才，提高學生綜合素質(zhì)打下堅實基礎。

二、完善教學內(nèi)容的教學改革探索

1.教學內(nèi)容與專業(yè)特色相結合?！八芰喜牧吓c配方設計”是我校高分子材料專業(yè)一門重要的專業(yè)課，根據(jù)在以往的教學過程中的觀察與經(jīng)驗，教學多采用傳統(tǒng)模式，課程具有與物理化學聯(lián)系密切、抽象概念多等特點，大多數(shù)學生覺得課堂內(nèi)容難以理解，不感興趣，喪失學好該課程的信心，然后就逐漸厭學甚至放棄學習。該門課程的授課對象是大學三年級的學生，處于這個時期的學生學習興趣和學習熱情處于整個大學的全盛時期，求知欲強，精力充沛。面對這樣的學生，如何有效地利用他們的求知欲，激發(fā)起學習該課程的興趣，并針對他們的缺點，制定行之有效的方法及對策，使其通過該門課程的學習，培養(yǎng)起運用創(chuàng)新教學理念、聯(lián)系科學研究和提高解決實際問題的能力，是值得我們教學工作者思考并認真對待的問題。如何圍繞塑料制品的化學組成、結構及聚合方式、添加劑及其配比以及成型加工工藝、工藝條件及其控制、成型設備等知識內(nèi)容對學生開展有效教學是一個重中之重。教學內(nèi)容必須與專業(yè)特色有效結合，在向?qū)W生傳授課程理論基礎知識的同時，又要圍繞當前貴州省高分子材料人才培養(yǎng)領域涉及的塑料成型加工新技術、新發(fā)展方向進行有效的結合介紹。遵循高分子材料的成型加工基本原理，著重對新的成型加工工藝進行研究，尤其是通用塑料與工程塑料的成型加工區(qū)別。在日常教學過程中，將高分子材料基礎理論與實際日常生活中常見塑料制品的例子相結合，開展與學生的分析和討論，啟發(fā)學生在學習過程中牢牢抓住本課程的主題思想。例如：在介紹五大通用塑料制品尤其是PVC制品生產(chǎn)時，介紹了生產(chǎn)PVC軟硬制品過程中各類助劑的選擇及添加量控制，合理的配方設計，不同的成型加工方法，以及不同成型工藝生產(chǎn)的制品具有不同的特殊性能，應用的不同的場合，讓學生掌握“高分子材料-成型加工-制品性能”三者之間的關系。

2.教學內(nèi)容與科研實踐相結合?！八芰喜牧吓c配方設計”課程教學內(nèi)容應與教師科研實踐有效結合，使兩者達到互助互促的作用，以科研促進教學發(fā)展，將教師科研工作有效融入到教學實驗中，體現(xiàn)教學與科研的互動，提高學生分析問題、解決問題、實驗操作和使用計算機軟件的能力。例如：塑料制品的增韌途徑有多種方法，可將教師科研課題與相關課程知識相結合來進行教學，如聚合物納米復合材料對塑料增韌的影響，尤其是近年來較熱門的稀土偶聯(lián)劑的研究，在增加粒子與基體樹脂結合力的同時，兼顧一定的內(nèi)作用等，可以鼓勵感興趣的學生參與到教師的科研實驗中來，學以致用，加強對知識點理解的同時，拓寬視野，鍛煉科研及動手能力。

三、豐富教學方法的教學改革探索

1.傳統(tǒng)與先進多媒體輔助、計算機技術運用等教學手段相結合。傳統(tǒng)的教學手段――板書由于其單調(diào)、枯燥的特點已不能完全適應當前的教學要求，而多媒體輔助――PPT教學使原本量大、抽象、復雜、枯燥無味的理論知識，通過形象、生動、直觀的圖文并茂形式表現(xiàn)出來，調(diào)動了學生的積極性和學習興趣，便于學生對知識的理解和掌握[3]。比如通過多媒體電子課件輔助教學，對于高分子塑料制品成型加工過程中塑料助劑的作用機理的演示以及擠出成型、注射成型等成型加工過程的演示，更加直觀和生動，利于學生對理論知識的進一步掌握。塑料配方設計是指確定配方中各種助劑加入量的方法。一個塑料配方中往往包括增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、劑、填充劑、阻燃劑等多種添加劑。多種助劑的合理搭配，通過利于計算機技術（word、cad）來對配方設計進行科學地設計，有效地減少了實驗次數(shù)，節(jié)省實驗時間，使配方設計更加準確、快速，達到事半功倍的效果。

2.教師理論實踐指導與學生自主學習相結合。在理論教學中，我們知道塑料配方設計的方法有兩種：一種是單因素變量配方設計法；一種是多因素變量配方設計法。在課程理論教學過程中，尤其是正交設計法介紹環(huán)節(jié)，我們在教學中采用重點難點教師講授、學生自主學習的方法。學生自主學習之后，采用課堂提問的方式以檢驗學生自主學習的學習成果，讓學生了解正交設計法的使用特點，掌握多因素變量的實驗方法，優(yōu)化出最佳配方。學生具有較強的學習興趣和能力，通過教師理論指導與學生自主學習相結合，我們將學生能力激發(fā)出來，使學生的學習變被動為主動，從而收到事半功倍的教學效果。在實踐教學中，秉承貴州省的綠色發(fā)展觀念，保護自然生態(tài)環(huán)境，走節(jié)能減排可持續(xù)發(fā)展之路，在塑料制品成型加工及廢舊塑料回收及再生利用中，始終貫徹綠色生態(tài)理念，對日常生活廢棄塑料，譬如食品包裝、各類飲料瓶、儲存容器及薄膜等塑料制品，有意識地進行分選挑撿，改性再生利用，將實驗課程內(nèi)容涉及到的包括塑料的混煉，塑料的雙螺桿擠出成型、注射成型等各種加工方法工藝，通過相容性混煉技術來進行廢舊塑料的再生利用。比如：回收的PP耐應力開裂性能較差且低溫脆性較大，可選擇回收HDPE及LLDPE制備再生共混物，也可以回收農(nóng)膜與PP制備合金，利用適當設備經(jīng)過混煉實施。這既增加了學生的實踐操作能力，又培養(yǎng)了綠色環(huán)保創(chuàng)新意識。同時，成立課外實踐興趣小組，讓學生充分調(diào)動主觀能動性，開展探討思考，與教師共同討論分析，提出解決思路，找出解決問題辦法，提高學習興趣和逐步培養(yǎng)科研創(chuàng)新能力。

3.企事業(yè)工廠參觀學習。本專業(yè)目前與貴州省材料產(chǎn)業(yè)技術研究院、龍里藍圖新材料公司等企事業(yè)單位建立了良好合作關系，建立了實習基地。通過與這些合作企業(yè)的協(xié)作，學生可以現(xiàn)場實地對各種成型加工所涉及的原料處理、設備、工藝流程、質(zhì)量控制等實際生產(chǎn)過程進行近距離的感受，讓學生們了解橡膠和塑料加工過程使用的原材料、工藝方法及工藝流程以及生產(chǎn)過程中所使用的儀器和設備。將知識與生產(chǎn)進一步聯(lián)系和認識，毋庸置疑對學生有了很大的幫助。比如：參觀塑鋼門窗加工工廠時，講解員詳細地向?qū)W生介紹了加工車間的工作情況及以聚氯乙烯樹脂為基本原料進行成型工藝的加工流程。通過參觀，每一個學生都受益匪淺，知道了PVC，這也為我們以后專業(yè)方向的選擇和學習打下了良好的基礎。

隨著市場對塑料制品需求的不斷擴大以及塑料工業(yè)的高速發(fā)展，培養(yǎng)出高素質(zhì)應用型人才，使其具備更加牢固的知識基礎，更加靈活地運用知識的能力，成為當務之急。本課程通過幾個方面的課程理論與實踐教學改革，極大地調(diào)動了學生的學習興趣，提高了學生的邏輯推理能力以及分析問題和解決問題的能力，在培養(yǎng)學生的積極自主學習能力、配方設計能力、實踐能力等方面都取得了良好的效果。

參考文獻：

第3篇：改變高分子材料的途徑范文

摘 要：由于眼部存在諸多給藥屏障，使得許多藥物對眼部疾病的防治效果欠佳。為了使藥物更好地發(fā)揮藥效，許多新的給藥方法和技術已成為研究熱點。對近年來國內(nèi)外眼部給藥的研究進展作一綜述。

關鍵詞：眼部給藥；新劑型；新技術；藥劑學

中圖分類號：R988.1文獻標識碼：A文章編號：1673-2197（2009）03-0125-04

由于眼睛特殊的解剖學構造及生理和生物化學性質(zhì)，使得外源性物質(zhì)難以進入其中。這里的外源性物質(zhì)也包括了用于治療眼部疾病的藥物，上述因素造成最突出的問題就是眼部給藥后生物利用度低，個別藥物由于鼻淚管引流會引起全身不良反應。另外，傳統(tǒng)的滴眼劑易從眼部流出，需要多次給藥，眼膏劑易引起霧視，從而導致病人順應性差。為此，廣大的藥學工作者一直試圖研究采用各種領域的新技術、新方法來提高眼部給藥的生物利用度，改善藥物療效，增加臨床用藥的安全性和病人的順應性。鑒于此，眼部給藥系統(tǒng)的研究越來越成為人們注目的焦點，本文就其研究進展進行綜述。

1 前體藥物（Prodrugs）

前體藥物是指將活性藥物衍生化成藥理惰性物質(zhì)，但該惰性物質(zhì)在體內(nèi)經(jīng)化學反應或酶反應后，能夠回復到原來的母體藥物，再發(fā)揮治療作用。前體藥物相比于其母體藥物而言，一方面能夠改善其母體藥物的膜滲透能力、溶解度和穩(wěn)定性等物理化學性質(zhì)；另一方面，還可以減輕快速代謝，掩蓋不良氣味，易于開發(fā)成制劑等。SHIRASOKI[1]等報道了多種藥物通過采用了前體藥物的方法，改善了藥物的角膜透過能力。更昔洛韋的二肽單酯前體藥物相比于其母體藥物有著更好的角膜透過性和生物利用度[2]。阿昔洛韋也被作為模型藥物用于前體藥物的研究。與更昔洛韋相似，也是采用氨基酸或者肽類來修飾母體藥物的，在改善了母體藥物水溶性的同時，也降低了其毒性，并且增加了藥物在體內(nèi)的活性[3]。

軟藥（Soft drugs）是前體藥物殊的一類，它被設計成易代謝失活，在完成治療作用后，按預先規(guī)定的代謝途徑和可以控制的速率分解、失活并迅速排出體外，從而避免藥物的蓄積毒性?？梢姡渥钪饕奶攸c是在發(fā)揮出最大的治療效果的同時，產(chǎn)生最小的副作用。軟藥研究的熱點主要集中在治療眼部炎癥的甾體類抗炎藥和治療青光眼的β-受體阻斷劑的開發(fā)[4]。

2 凝膠（Hydrogel）

2.1 生物粘附性凝膠

生物粘附性凝膠一般以具有生物粘附性的高分子材料為載體，增加藥物制劑的粘度，延長藥物在眼部的滯留時間，從而提高藥物的生物利用度。常用的高分子材料有：丙纖維素（HPC）、聚丙烯酸類（PAA）、聚乙烯醇（PVA）、高分子量PEG、羥丙甲纖維素（HPMC）、聚半乳糖醛酸（PLA）、木質(zhì)葡萄糖（xyloglucan）、葡萄糖（Dextrans）等。張寧等[5]采用羥丙甲纖維素（HPMC）制備氟啶酸眼用凝膠。HPMC的加入，增加了制劑的粘度。滴入眼部后，與角膜前的粘糖蛋白結合，延長了藥物在眼部的滯留時間。高分子材料的加入，雖然能夠增大制劑的粘度，但是由于粘度的增大，可能引起眼部的不適，并且容易導致劑量不易控制。

2.2 即型凝膠

即型凝膠的概念是在20世紀80年代提出的。制劑以滴入的形式滴入眼穹窿，在眼部的生理條件下，經(jīng)相轉(zhuǎn)變形成粘彈性膠體。眼部滯留時間的增加是最顯著的特點。根據(jù)在眼表面發(fā)生相轉(zhuǎn)變的機理的不同，即型凝膠可分為溫度敏感型、pH敏感型、離子敏感型。

2.3 溫度敏感型

溫度敏感型凝膠的機理為由于高分子材料中氫鍵或疏水作用，在溫度改變的條件下，導致聚合物的物理狀態(tài)發(fā)生改變。溫度敏感型凝膠在冷藏或室溫下為溶液狀態(tài)，當溫度升到33～37℃時即形成凝膠。常用的高分子材料有：Poloxamer、羥乙基纖維素、木聚糖等。其中Poloxamer是最常用的高分子材料，常被單獨使用[6]或聯(lián)合其它高分子材料一并使用[7，8]，形成混合型的即型凝膠。

2.4 pH敏感型

pH敏感型凝膠在pH＜5時不能形成凝膠，當與淚液（pH7.2～7.4）接觸幾秒內(nèi)即形成凝膠。這類常用的載體高分子材料有：卡波姆（Carbopol）、聚卡波菲（Polycarbophil）、聚丙烯酸樹脂類（Eudragit）和PVP?？ú肥谴祟愔械拇?，由于其分子結構中存在大量的羧基集團，在水中溶脹可以形成低粘度溶液，在堿性條件下，羧基離子化后分子鏈膨脹伸展形成凝膠。

2.5 離子敏感型

離子敏感型凝膠是由高分子材料與淚液中的電解質(zhì)作用后，發(fā)生相轉(zhuǎn)變而形成凝膠。

所用載體有gellan膠和海藻酸等。gellan膠是較理想的眼用材料，它在水溶液當中形成陰離子多糖，在與淚液中的一價、二價的陽離子結合后粘度變大形成凝膠，從而長時間維持藥效。

3 微乳（Microemulsion）

微乳是粒徑在10~1000nm之間熱穩(wěn)定的乳劑。微乳具有熱穩(wěn)定性好、粒徑小、光透過性好、生產(chǎn)費用低、易制備等特點。為此，將微乳作為眼部給藥載體的研究引起了人們的廣泛關注。制備微乳時，選擇合適的表面活性劑/助表面活性劑不僅可以增加微乳的穩(wěn)定性，還可以改善難溶性藥物的溶解度[9]。微乳除了可以改善難溶性藥物的溶解度外，還可以增加藥物的角膜透過率。A HASSE等[10]以肉豆蔻異丙酯為油相，卵磷脂為乳化劑，丙二醇和PEG-200為助乳化劑制備匹魯卡品的微乳，采用家兔進行臨床前的安全性評價。研究結果表明：該制劑對家兔眼組織無刺激，并且顯示出緩慢釋藥特性。另一種以鹽酸匹魯卡品為模型藥物的微乳，通過改變組分中水的含量可以改變微乳制劑的流變學性質(zhì)，從而增加了藥物在眼部的滯留時間，提高了生物利用度[11]。

4 脂質(zhì)體（Liposomes）

脂質(zhì)體是由磷脂雙分子層構成，類似于生物膜，易于生物融合，可以促進藥物對角膜的穿透。脂質(zhì)體的粒徑、表面所帶電荷、制備方法以及制備脂質(zhì)體時所用的類脂成分是影響其性質(zhì)的關鍵因素。脂質(zhì)體有小單室脂質(zhì)體（SUV）、多室脂質(zhì)體（MLV）和大單室脂質(zhì)體（LUV）3種類型。脂質(zhì)體作為眼部給藥載體的研究主要集中在增加角膜透過率上。Y SHENAND等[12]比較了更昔洛韋脂質(zhì)體與更昔洛韋滴眼液對兔角膜的穿透能力和眼內(nèi)的組織分布。結果表明：更昔洛韋脂質(zhì)體的角膜透過能力是更昔洛韋滴眼液的3.9倍，藥時曲線下面積（AUC）則為更昔洛韋滴眼液的7倍。環(huán)丙沙星制備成多室脂質(zhì)體（MLV）后，在眼部不易被淚液沖刷而造成藥物流失，并且其藥物釋放特性取決于所用的類脂的種類[13]。

5 納米混懸體（Nanosuspensions）

納米混懸體是將水溶性不好的藥物分散到合適的分散介質(zhì)當中，以表面活性劑為穩(wěn)定劑而形成的膠粒系統(tǒng)。納米混懸體常采用高分子聚合物作為載體來增加藥物的溶解度和生物利用度。文獻[14]報道將氫化可的松、潑尼松龍和地塞米松3種甾體類抗炎藥制備成納米混懸體后，體內(nèi)研究結果表明顯著增加了它們在眼部的吸收。將藥物制備成納米混懸體后，也可以增加制劑的穩(wěn)定性。R PIGNATELLO等[15]以EUDRAGIT RS100 和RL100為載體制備氯克羅孟（Cloricromene）的納米混懸體，一方面改善了藥物的生物利

用度；另一方面也增加了制劑的穩(wěn)定性。

6 納米粒（Nanoparticles）

納米粒是將藥物包封于載體材料中形成的固狀膠態(tài)粒子，粒徑通常在1μm以下。常用的包封材料有生物降解或非生物降解高分子材料、脂類、磷脂和金屬。納米粒在眼用制劑當中的研究主要集中在提高藥物的生物利用度和緩控性能上。R CAVALLI等[16]采用妥布霉素為模型藥物，制備了眼用固體脂質(zhì)納米粒。體內(nèi)研究結果表明：與普通滴眼液相比，眼用固體脂質(zhì)納米粒持續(xù)釋放藥物長達6h，Cmax增加了3.5倍，藥時曲線下面積（AUC）為普通制劑的4倍。S K MOTWANI等人[17]評價了以殼聚糖和海藻酸鈉為載體制備的加替沙星眼用膜粘附納米粒的體外釋放特性。加替沙星在最初的1h內(nèi)釋藥量較大，但在隨后的24h內(nèi)持續(xù)釋藥。

7 類脂質(zhì)體（Niosomes）

類脂質(zhì)體是由非離子表面活性劑制備的具有雙層結構的囊泡，與脂質(zhì)體有著很大的相似性，所以被稱為類脂質(zhì)體。水溶性藥物和脂溶性藥物都可以被其包封。Abdelbary等[18]研究了類脂質(zhì)體包封的慶大霉素眼用制劑，采用不同的表面活性劑（吐溫-60、吐溫-80、芐澤-35）制備類脂質(zhì)體。體外釋放試驗結果表明：經(jīng)類脂質(zhì)體包囊過后的慶大霉素與普通滴眼劑相比其釋藥速度更加緩慢；另外，眼部刺激試驗的結果顯示，類脂質(zhì)體包封的慶大霉素眼用制劑家兔眼部組織無明顯刺激。

8 樹狀體（Dendrimers）

根據(jù)Sahoo等的定義：樹狀體是一種在中心周圍有一系列樹狀分支形成的大分子化合物。它們具有納米級粒徑，易于制備，表面含有多種基團的特性，使得它們更加適合作為眼部給藥的載體[19-21]。樹狀體表面具有多種基團，如：氨基、羧基和羥基。由聚酰胺基構成的樹狀體被廣泛用于藥物傳遞系統(tǒng)的研究，親水性藥物和親脂性藥物都可以被其包裹[22]。樹狀體表面功能基團、分子量和分子大小的選擇是考慮將其作為藥物載體的重要參數(shù)。

9 環(huán)糊精（Cyclodextrins）

環(huán)糊精系由淀粉經(jīng)酶解環(huán)合后得到的由6~12個葡萄糖分子連接而成的環(huán)狀低聚糖化合物，是制備包合物的常用材料。藥物制備成環(huán)糊精包合物后，改善其水溶性的同時且不改變藥物原有的分子結構和能力。地塞米松、醋酸地塞米松和匹魯卡品經(jīng)環(huán)糊精包合后制成滴眼液，表現(xiàn)出了比普通滴眼劑更高的生物利用度[23，24]。KIM[25]等人將人表皮生長因子包合于HP-β-環(huán)糊精后，分散于泊洛沙姆的眼用凝膠系統(tǒng)中。體內(nèi)試驗表明：藥時曲線下面積（AUC）被顯著增加。

10 接觸眼鏡（Contact lenses）

接觸眼鏡是20世紀70年代出現(xiàn)的產(chǎn)品，起初并非藥物制劑，而是一種放在眼角膜表面用于矯正視力的薄型軟性角膜鏡片?，F(xiàn)在，將其作為眼部給藥的載體被廣泛關注[26]。接觸眼睛作為眼部給藥的載體的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：能夠控制藥物釋放，增加藥物在眼部滯留時間，改善藥物的角膜透過率，提高生物利用度等。KIMAND等[27]以聚羥基乙基甲基丙烯酸為載體制備了地塞米松、醋酸地塞米松、地塞米松磷酸鈉各自的含藥接觸眼鏡，結果表明：相比于普通滴眼劑生物利用度更高，并且達到控釋效果。

11 植入制劑（Implants）

最先上市的眼部植入制劑是美國ALZA公司的Pilocarpine Ocusert，它是一種控釋眼用制劑，可以定時定量的釋放藥物，從而達到使降低眼內(nèi)壓效果延長的目的。眼用植入制劑根據(jù)所用高分子材料的不同，可以分為生物降解型和非生物降解型。生物降解型在釋放完藥物后，載體材料可被人體代謝而無需將空植入制劑取出；非生物降解型恒速釋藥后，最后要取出空植入制劑。由于植入制劑在眼部停留的時間較長，有的長達數(shù)年，所以對其無菌要求非常嚴格；同時為了避免眼部排斥，應盡量采用無毒的可生物降解高分子材料。

12 結語

能夠制備出高效、方便的眼用制劑是每位藥學工作者共同的愿望。但是，真正上市的眼用新劑型品種很少，大多數(shù)新方法和新技術都只停留在試驗階段，要實現(xiàn)商品化還有許多亟待解決的問題：藥物載體的眼毒性，載藥量小，藥物釋放控制困難，眼后段給藥劑量難以控制等。因此，開發(fā)更有效的眼部給藥方式和新劑型還需進一步努力。

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第4篇：改變高分子材料的途徑范文

【關鍵詞】導電高分子；聚乙炔；聚苯胺；聚吡咯；聚噻吩

近年來，導電高分子的研究取得了較大的進展，科學家對其合成、結構、導電機理、性能、應用等方面經(jīng)過多年的研究，已使其成為一門相對獨立的學科。目前研究比較多的結構型導電高分子主要有聚乙炔、聚芳雜環(huán)化合物及其衍生物、聚芳環(huán)和芳稠環(huán)化合物及其衍生物。

1.導電高分子材料的研究進展

1.1 聚乙炔（PA）

PA是研究最早、最系統(tǒng)，也是迄今為止實測電導率最高的電子聚合物。白川英樹采用Ti（OBu）4/AIR3為催化劑，用純的四氫呋喃及苯甲醚為溶劑，得到了球狀或顆粒狀的聚乙炔膜。Naarman采用對聚合催化劑進行高溫陳化的方法，聚合物力學性質(zhì)和穩(wěn)定性有明顯改善，高倍拉伸后具有很高的導電性。王佛松，錢人元等人用稀土Nb及烷基鋁作催化劑，通過改變?nèi)軇┗蛱砑觿┑姆N類及稀土/烷基鋁的比率獲得了具有纖維狀結構的聚乙炔薄膜，其電導率在10～1000S/cm。曹鏞等用Ti（OBu）4

/AIR3為催化劑，用純的四氫呋喃及苯甲醚為溶劑，得到了球狀或顆粒狀的聚乙炔膜。王岱山等通過對Shirakawa催化體系進行特殊處理，得到了高性能的聚乙炔膜。王佛松等通過增重法及紅外電子自旋共振法研究了不同催化體系得到的聚乙炔的空氣穩(wěn)定性，清楚了聚乙炔中的共軛雙鍵易與空氣中的氧氣發(fā)生反應生成羰基化合物，導致聚乙炔的共軛結構被破壞，降低其電導率。為了改善聚乙炔的導電溶解等性能，人們研究了各種取代聚乙炔，發(fā)現(xiàn)乙炔有取代基時，聚合物的電導率降低，但卻大大改善了它的溶解性，取代聚乙炔大多數(shù)都是可溶的，且取代聚乙炔，尤其是含氟炔烴的穩(wěn)定性還比聚乙炔好。

1.2 聚芳雜環(huán)化合物及其衍生物

1.2.1 聚吡咯（Ppy）

聚吡咯也是發(fā)現(xiàn)早并經(jīng)過系統(tǒng)研究的導電聚合物之一。由于聚吡咯容易合成，導電率高，科研人員對其進行了廣泛而深入的研究，并且逐漸向工業(yè)實際應用方向發(fā)展。但其有難溶難熔的缺陷，難以加工成型。王長松等采用吡咯單體在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的乙酸乙酯溶液中，以三氯化鐵作為氧化劑進行現(xiàn)場氧化聚合得到了復合聚吡咯2聚甲基丙烯酸甲酯，電導率高達3.05S/cm，而且該復合導電薄膜在空氣中的穩(wěn)定性極好。為了改善其溶解性，3位取代的聚吡咯衍生物引起了人們的廣泛注意，這類聚吡咯衍生物有些是可溶的。目前已經(jīng)分別合成了聚（3-烷基吡咯），聚（3-烷基噻吩吡咯）等。閆廷娟采用以丙烯酸甲酯，苯乙烯和丙烯酸為單體進行乳液聚合而合成新型P（BSA），以其為基體，交聯(lián)后在低溫下吸附吡咯蒸氣同時進行氧化聚合，得到新型的聚吡咯導電復合薄膜，電導率可達220S/cm。在3位上引入帶有雙苯基聚吡咯，其可溶可熔，電導率為10-4～10-3S/cm。研究表明，以過量的FeCl3為氧化劑，氮甲烷為溶劑，合成聚（1-烷基-2，5亞甲基吡咯），其電導率可達10-5～10-6S/cm，這種聚合物在空氣中穩(wěn)定性好，成型加工性優(yōu)良。

1.2.2 聚噻吩（PTi）

相對于其它幾種導電高分子，聚噻吩類衍生物大多數(shù)具有可溶解、高電導率和高穩(wěn)定性等特性。TenKwanyue等合成了一系列烷基取代聚噻吩衍生物，摻雜前為深紅色，摻雜后聚3-甲基噻吩和聚3-已基噻吩最高電導率達1～5S/cm。Shi Jin以三氟化硼（BF3）-乙醚（EE）和AlCl3/CH3CN作為催化劑在低電位下進行電化學氧化聚合可以得到高導電性能的聚噻吩，其電導率可達到金屬鋁的電導率。用電解聚合法也可得到導電聚噻吩及其衍生物。

在單體中引入取代基，聚合物電導率可達1000S/cm以上的較高指標。在噻吩的3位上引入甲氧基，聚（3-甲氧基噻吩）的電導率為15S/cm，可溶于碳酸苯撐酯和二甲基亞砜中，并可澆注成膜。日本的小林等采用FeCl3，化學氧化法使3-丙基磺酸鈉噻吩聚合，制得分子量10萬、電導率為0.1S/cm的水溶性和自摻雜聚合物。另外，美國的Patilr則采用電解聚合法合成了側(cè)鏈上具有丁基磺酸基的藍色可溶性聚噻吩。若在聚噻吩的3，4位上引入環(huán)氧烷烴二羥基，可使聚合發(fā)生在2，5位上，這樣的導電聚合物同時具有較好的導電性和穩(wěn)定性，且具有電致變色。

1.3 聚芳環(huán)和芳稠環(huán)化合物

1.3.1 聚苯胺（PA n）

MacDiarmid 1983年發(fā)現(xiàn)聚苯胺（PA n）的導電性，聚苯胺很快成為導電高分子研究的熱點。因為聚苯胺良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性而成為當前研究最多的導電高分子之一?，F(xiàn)在，已基本明確其化學、參雜反應、導電機理等重要問題。可溶性聚苯胺的合成可以說是導電高分子發(fā)展的一個里程碑。80年代末，Armes等合成了導電態(tài)水乳膠，使聚苯胺的應用第一次成為現(xiàn)實。王利祥等通過控制反應后處理條件得到了部分可溶于四氫呋喃和二甲基甲酰胺的聚苯胺。Liu C.F.等在An聚合體系中加入含有—COOH基團的聚合物乳膠如JSR 640（丁二烯/苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸）可得到電導率為10-2～10-1 S/cm的穩(wěn)定水乳膠。馬永梅等通過沉淀聚合制備了二丁基萘磺酸或十二烷基苯磺酸摻雜的聚苯胺，所得聚苯胺具有高導電率（3.0 S/cm），并易溶于普通有機溶劑。

1.3.2 聚對苯乙烯撐（PPV）

首次由Kanbe合成了棕色可溶于水的PPV聚合物粉末，但其聚合度僅為10。之后，Wessling改進了Kanbe的合成方法，在1972年制得PPV薄膜，Wessling給出10種相似合成方法，合成時由于所選擇試劑和合成條件的不同得到的產(chǎn)率也稍有不同，其合成產(chǎn)率僅有41%。Gagnon在Wessl-

ing的實驗基礎上做了進一步的改進，于1987年合成出具有高產(chǎn)率的PPV，但是其合成產(chǎn)物的聚合度不高?？傊?，以上合成方法都不盡理想。Burroughes在前人工作基礎上于1990年合成了具有完美結構的PPV，其電導率是比較高的。國內(nèi)對PPV的研究始于1993年，PPV及其衍生物合成報道自1994年相繼出現(xiàn)，從這些報道來看，一方面是對其發(fā)光、導電機理的探索，另一方面主要是跟蹤了國外的合成方法，從合成方面而言，產(chǎn)物產(chǎn)率、電導率、純度及合成方法都無新的突破。

2.導電高分子的應用

導電高分子材料具有易成型、質(zhì)量輕、柔軟、耐腐蝕、低密度、高彈性，具有優(yōu)良的加工性能，可選擇的電導率范圍寬，結構易變和半導體特性，且價格便宜等特點。導電聚合物不僅在國民經(jīng)濟、工業(yè)生產(chǎn)、科學實驗和日常生活等領域具有極大的應用價值，而且孕育的巨大潛在商機已使許多企業(yè)家將目光聚焦于導電高分子產(chǎn)品的開發(fā)和應用研究上。

2.1 電子器件—二極管、晶體管的應用

導電高分子材料在電子儀器部件中的應用得到迅速發(fā)展。1977年后，黑格利用導電聚合物發(fā)明了一種超薄并可以彎曲的電子器件—發(fā)光二極管，邁出了導電高分子實用化的第一步。1986年日本又用聚噻吩制成了場效應管。這將是導電高分子未來規(guī)?；瘧玫囊粋€重要突破口。1990年英國劍橋大學R.H.Friendt首次報道具有半導體特性的導電高分子可以用于高分子發(fā)光二極管以來，高分子發(fā)光二極管的研究已成為90年代的研究熱點?，F(xiàn)在，發(fā)光二極管的性能已發(fā)展到可以與無機發(fā)光材料相媲美的程度，相繼出現(xiàn)的聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩二極管已部分實現(xiàn)了商品化，與傳統(tǒng)的無機發(fā)光二極管相比，高分子發(fā)光二極管具有顏色可調(diào)、可彎曲、大面積和低成本等優(yōu)點。當前的研究主要是解決器件的發(fā)光效率及其壽命，正向?qū)嵱没姆较虬l(fā)展。這一研究熱點似乎成為導電高分子領域?qū)崿F(xiàn)導電高分子實用化的突破口。

2.2 電磁屏蔽材料

傳統(tǒng)的電磁屏蔽材料多為銅，隨著各種商用和家用的電子產(chǎn)品數(shù)量的迅速增加，電磁波干擾已成為一種新的社會公害。對計算機房、手機、電視機、電腦和心臟起博器等電子儀器、設備進行電磁屏蔽是極為重要的。直接使用混有導電高分子材料的塑料做外殼，因其成形與屏蔽一體較其他方法更為方便，而導電聚合物具有防靜電的特性，因此它也可以用于電磁屏蔽，而且其成本低，不消耗資源，任意面積都可方便使用，因此導電高分子是非常理想的電磁屏蔽材料替代品，利用這一特性，人們已經(jīng)研制出了保護用戶免受電磁輻射的電腦屏保。這方面聚苯胺被認為是電磁干擾屏蔽最有希望的新材料，也是制造氣體分子膜的理想材料。

2.3 電池

導電聚合物具有摻雜和脫摻雜的特性，因此可以用作棄放電的電池和電極材料。日本鐘紡公司已成功開發(fā)了聚乙炔塑料電池，以其質(zhì)輕而大受消費者歡迎。在這方面，聚吡咯具有很大的優(yōu)勢，它有較高的摻雜程度和更強的穩(wěn)定性，對電信息的變化也非常敏感，如果在傳統(tǒng)的紡織物上涂上聚吡咯就能使其變成導電體，因此可溶性的聚吡咯可用于監(jiān)測低濃度揮發(fā)性有機物的高靈敏度化學傳感器。

聚乙烯用于二次電池的電極材料及太陽能電池材料，如果有機物的耐久性問題和高壓下穩(wěn)定的有機溶劑問題獲得解決，那么，具有合成高分子的易生產(chǎn)加工成膜和可撓曲等特點的輕易、小型、高比能量的二次電池就有可能實現(xiàn)商品化。

有機光電導體材料的有機太陽能電池還只是在開發(fā)之中，與無機光電導體相比，有機光電導體一般都具有阻值高，穩(wěn)定性（耐用性）差等缺點，但它有便宜，可大量生產(chǎn)，器件制造簡單而大面積化，可選擇吸收太陽光的物質(zhì)等優(yōu)點，因此，有希望成為太陽能電池和材料。

2.4 作為導體的應用—導電橡膠

導電高分子可用作電導體，目前已制出了在摻雜狀態(tài)下能與銅媲美的聚乙炔。由于電性不夠穩(wěn)定，導電高分子尚不能替代銅、鋁、銀等金屬而加以利用。日本通產(chǎn)省已把它列為下世紀基礎技術研究之一。但是，導電橡膠中有一種叫加壓性導電橡膠，這種橡膠只有在加壓時才出現(xiàn)導電性，而且僅在加壓部位顯示導電性，未加壓部位仍保持絕緣性。加壓性導電橡膠可用作壓敏傳感器，還被廣泛應用于防爆開關、音量可變元件、高級自動把柄、醫(yī)用電極、加熱元件等方面。

2.5 透明導電膜的應用

導電高分子可制成彩色或無色透明的質(zhì)輕的導電薄膜，在一些特殊的環(huán)境中使用。透明導電膜，是在透明的高分子膜表

（下轉(zhuǎn)第45頁）

（上接第36頁）

面上形成的對可見光透明的導電性薄膜，除了在歷來的透明導電膜玻璃的應用范圍內(nèi)得到應用外，還可用作電子材料的基材，如在電致發(fā)光面板、液晶和透明面板、開關等電板材料、指示計檢測儀器窗口的防靜電和電磁屏蔽材料等方面已經(jīng)應用，目前正集中精力進行開發(fā)薄型液晶顯示的透明電極，透明開關面板，太陽能電池的透明電板等，估計在不久也將得到應用。

3.導電高分子實用化的研究方向

導電高分子在能源、光電子器件、電磁屏蔽、乃至生命科學都有廣泛的應用前景。但是，至今未實現(xiàn)導電高分子的實用化。作為材料，離實際應用仍有相當大的距離，存在許多有待發(fā)展的方面。導電高分子的研究方向?qū)⒓性谝韵聨讉€方面：

1）解決導電高聚物的加工性和穩(wěn)定性?，F(xiàn)有的導電高分子聚合物多數(shù)不能同時滿足高導電性、穩(wěn)定性和易加工性。合成可溶性導電高聚物是實現(xiàn)可加工性和研究結構與性能的有效途徑。

2）自摻雜或不摻雜導電高分子。摻雜劑不穩(wěn)定或聚合物脫雜往往影響聚合物的導電性。因此合成自摻雜或不摻雜導電高分子可以解決聚合物穩(wěn)定性問題。

3）提高導電率。1988年一些學者已使聚乙炔（PA）拉伸后的電導率達105S/cm，接近銅和銀的室溫導電率。因此提高導電高分子的電導率將一直是該領域最有吸引力的基礎研究課題之一。

4）在分子水平研究和應用導電高聚物。開發(fā)新的電子材料和相應的元件已引起各國科技工作者的重視。

如果技術上能很好地解決導電高分子的加工性并滿足綠色化學的要求，使其實現(xiàn)導電高分子實用化，必將對傳統(tǒng)電子材料帶來一場新的技術革命。

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第5篇：改變高分子材料的途徑范文

關鍵詞：大班授課、小班研討；教學模式；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）18-0207-02

近幾年，大班授課、小班研討這種創(chuàng)新型課堂教學模式逐漸在我國高校中被采用，四川大學高分子科學與工程學院在本科學生高分子物理課程的教學中嘗試采用了大班授課、小班研討的教學模式。有效地激發(fā)了學生的想象力和創(chuàng)造力，調(diào)動了學生學習的積極性主動性，加強了教師與學生之間的互動與交流，加深了學生頭腦中對課程一些基本原理、問題的理解，有效提高了教學效果。

一、高分子物理課程中引入“大班授課、小班研討”教學模式的意義

著名的哲學家、數(shù)學家阿爾弗雷德·諾斯·懷特海曾經(jīng)對于大學的意義做過這樣一番精彩的論述：“大學是進行教育和從事研究的場所。大學之所以有理由存在，是因為它使老少兩代人在富于想象力的學習中，保持了知識與生活熱情之間的聯(lián)系”。如果能為書本上的知識插上想象的翅膀，年輕人就能激發(fā)無窮的創(chuàng)造力。這就是我們將“大班授課、小班討論課”模式引入高分子物理課程的初衷，即在課本知識的基礎上，給學生廣闊的思考空間，以激發(fā)他們無窮的想象力和創(chuàng)造力。大班授課以向?qū)W生傳授課程的基本概念、基礎理論為主，小班討論以討論、分析和解決實際問題為主，為學生答疑解惑。大班授課、小班研討就是將這兩種傳統(tǒng)的教學模式結合起來的課堂教學方法。在課程教學過程中，具體是老師根據(jù)教學大綱的安排進行主體內(nèi)容、知識與理論的講授；小班研討是將大班的學生分成討論小組，在教師組織與指導下進行的相互討論。這需要教師事先布置討論題目和學習任務，要求學生要提前準備，查閱相關資料，然后對這些資料進行歸納、分析和整理。小班討論時需要學生分工合作、充分表達、善于傾聽、學會總結，教師則要抓住適當時機進行點評并加以引導。相比于大班授課小班研討課的班級小、人數(shù)少，所以學生的參與度高，每個學生都能參與，并且必須動腦、動手、開口。小班研討課改變了單一的通過老師講授獲取知識的方式，知識不再是的單向傳遞，而是一種多向交互。小班研討課的內(nèi)容豐富、形式多樣，更能調(diào)動學生學習的積極性主動性，學生在討論前需要做充分的準備，學會收集信息，并做出相應的分析和判斷，再綜合運用知識發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題。此外，在討論過程中需要認真傾聽與表達，有利于加深學生對所學知識的理解，更能激發(fā)學生的想象力和創(chuàng)造力。“高分子物理”屬于高分子材料等專業(yè)本科生的專業(yè)基礎課，課程內(nèi)容繁多、體系龐雜、知識點多，雖然與高分子材料的實際性能結合得較為緊密，但內(nèi)容機理相對枯燥，使用形式單一的講授法，學生理解非常困難，無法達到預期的教學效果，更無法培養(yǎng)學生強烈的好奇心、獨特的思維方式和豐富的想象力，因此對于大班授課、小班研討有著內(nèi)在的本質(zhì)性的要求。

二、大班授課、小班研討的在高分子物理課程中的實施

大班授課沿用了以往傳統(tǒng)的講授法，主要給學生們系統(tǒng)講授課程的主要內(nèi)容；小班研討則形式多種多樣，針對一些與課程相關的實際問題展開討論。在大班授課、小班研討的實施過程中，小班研討是這種教學模式的核心，需要實實在在做好討論前的準備、討論中的組織和討論后的評價三個環(huán)節(jié)的工作。

1.小班討論課前的充分準備。首先教師在討論前要精選教學內(nèi)容，只有那些具備多種選擇并與高分子材料實際應用緊密結合的教學內(nèi)容，才適合選作學生的討論題目。此外，還要有一個范圍相對廣一些的研討主題供學生選擇。所以我們在選題上著實下了一番心思，希望既能與高分子物理學科緊密聯(lián)系又能激發(fā)同學們的思考，于是我們在基本科學問題的基礎上，設置了一些情景模擬題，以下是其中一個思考題：“你是中國海洋石油總公司（簡稱中海油）的一名高級工程師，有一天新聞中傳來噩耗，你們的渤海灣油田發(fā)生非常嚴重的漏油事故。給渤海灣水域環(huán)境造成了非常嚴重的危害，事件平息后，公司高層決定你們實驗室未來兩年的研究重點是在完全水環(huán)境下超疏水親油材料的研發(fā)，用于對水體中油污的清理。今天你將要向公司高層陳述你所設計的這種超疏水親油材料。（提示：發(fā)泡材料為佳，質(zhì)量輕，在水中不會因為重力作用而下沉）”。這個思考題的目的是讓同學設計一種超疏水親油材料，結合上去年中海油的漏油事故，讓學生對這個題目的現(xiàn)實意義有更深層次的理解。同學們在表現(xiàn)形式上也有更多的選擇。然后，將學生進行合理分組，由小組組成討論大組，大組人數(shù)控制在20人左右。將討論題目布置給學生，并使學生明確教學目標以及自己所要做的事情。學生在討論課前所要做的準備就是大量收集與題目相關的資料和信息，并對這些材料進行歸納整理，準備進行討論。

2.小班討論過程中教師的組織和學生的參與。討論過程中學生是主體，這就既要求他們積極主動地表達自己的觀點，又要求他們能認真仔細地傾聽別人的看法。教師則主要負責討論的組織和引導，把握討論進展的程度，在恰當?shù)臅r機給予適當?shù)闹笇?，力求使每一位學生都參與到討論中來。研討進行的過程中，要將主題發(fā)言、點評和自由討論相結合。在討論中我們的具體方法是：先由每個小組選出一人，關于討論題目進行5分鐘的觀點陳述或說明；再進入自由提問時間；小組成員（未做陳述者）提出問題，也可指定其他任一小組成員（未做陳述者）回答，也可以搶答（但也必須是小組內(nèi)未做陳述者），若小組只有一人，則陳述、提問及回答等全部由自己完成；如此循環(huán)，直至每個小組成員都回答一次問題，結束；最后每小組選出一名成員，針對剛才的討論進行總結，時間為2分鐘。學生在討論課環(huán)節(jié)的成績占期末成績的10%，討論課環(huán)節(jié)的成績包括兩部分：評委給分加上討論中發(fā)言、提問等表現(xiàn)的加分；任課教師、助教、高年級研究生（友情客串）組成評委組，評委給分由每位評委給分，去掉最高分和最低分后的平均值。討論的形式可以多種多樣，實驗證明學生們各方面才能都遠遠超出我們的預想，各個組的內(nèi)容都很豐富、形式也很多樣化，如：小品、相聲、話劇、訪談、歌曲等等。將高分子物理的相關知識通過這些新穎的形式表現(xiàn)出來，這樣既能使學生較為準確的掌握，課堂氛圍又輕松有趣，又能充分調(diào)動他們的積極性和主動性。通過小班研討課，同學們紛紛表示得到了很多收獲。臺上的同學表演的精彩紛呈，臺下的同學提問也非常的熱烈。每個同學都加入到了這次活動中來。最后經(jīng)過評委現(xiàn)場打分決出了“最佳創(chuàng)意獎”、“最佳全能獎”、“最佳辯手”的獎項，并給獲獎的團隊頒發(fā)了獎品。

3.小班討論課后的總結與展望。同學們對“小班討論”課給予了很高的評價，總結之后可以用“新穎、有趣、豐富”三個詞來形容?！靶路f”是指選題的創(chuàng)新性，援引一位同學的話：“我從未上過如此有趣的課程，原以為高分子物理都是嚴肅而枯燥的，沒想到和生活如此貼近，我們學習更有勁兒了！希望這種形式的課程能夠多一些。”“有趣”體現(xiàn)在表現(xiàn)形式的多樣性。每個青年人都是一個有待開發(fā)的小宇宙，在這次討論課中，作為老師也有很多收獲，我們看到了每個學生身上的潛力，更堅定了我們作為一名教師的使命感和光榮感。小班討論課同學們呈現(xiàn)的知識用“豐富”來形容一點也不為過。同學們在資料的收集和查找上也花費了一番功夫，調(diào)動了網(wǎng)絡、紙質(zhì)圖書、四川大學數(shù)據(jù)庫等一切資源。經(jīng)過討論課，無論是老師還是學生都覺得獲益匪淺。小班討論課結束后，根據(jù)收集的學生的反饋，結果表明我們在“高分子物理”課程的教學中采用的“大班授課、小班研討”的教學模式達到預期的目的，現(xiàn)有的討論題目在近幾年仍適合在其它班級繼續(xù)討論。今后教學中的應進一步加強“小班討論”，一方面拓寬討論內(nèi)容，另一方面在討論形式上引入辯論等形式。這正是小班討論式教學法與大班講授法的區(qū)別之處，在成績的評定時側(cè)重的是學生在討論過程中的表現(xiàn)，而非討論的結果；這就要求在評價討論結果的同時，對學生在整個討論過程中的態(tài)度、思維過程、行為細節(jié)等進行相應的記錄與評價，所以如何更科學合理地評定小班討論中學生的成績是值得今后商榷的問題。

大學是培育人才的最高殿堂，而大學教育的成功并不僅僅由考試成績的優(yōu)劣來衡量。跳脫出讓學生在課堂上“吃大鍋飯”的教學模式而重視每一個學生的個體關懷是助力學生走向成功的重要途徑。激發(fā)學生的創(chuàng)造力并給與他們更廣闊的舞臺是這次高分子物理“小班討論課”的核心價值所在。而我們也在教學改革的道路上成功的邁出了第一步。

參考文獻：

[1]張志明，徐天鳳，李婷婷.高高分子教學中開設小班研討課的意義探討[J].廣東化工，2012，40（13）：197-203.

第6篇：改變高分子材料的途徑范文

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關鍵詞：納米材料生物醫(yī)學應用

1應用于生物醫(yī)學中的納米材料的主要類型及其特性

1.1納米碳材料

納米碳材料主要包括碳納米管、氣相生長碳纖維也稱為納米碳纖維、類金剛石碳等。

碳納米管有獨特的孔狀結構［1］，利用這一結構特性，將藥物儲存在碳納米管中并通過一定的機制激發(fā)藥物的釋放，使可控藥物變?yōu)楝F(xiàn)實。此外，碳納米管還可用于復合材料的增強劑、電子探針（如觀察蛋白質(zhì)結構的AFM探針等）或顯示針尖和場發(fā)射。納米碳纖維通常是以過渡金屬Fe、Co、Ni及其合金為催化劑，以低碳烴類化合物為碳源，氫氣為載體，在873K～1473K的溫度下生成，具有超常特性和良好的生物相溶性，在醫(yī)學領域中有廣泛的應用前景。類金剛石碳（簡稱DLC）是一種具有大量金剛石結構C—C鍵的碳氫聚合物，可以通過等離子體或離子束技術沉積在物體的表面形成納米結構的薄膜，具有優(yōu)秀的生物相溶性，尤其是血液相溶性。資料報道，與其他材料相比，類金剛石碳表面對纖維蛋白原的吸附程度降低，對白蛋白的吸附增強，血管內(nèi)膜增生減少，因而類金剛石碳薄膜在心血管臨床醫(yī)學方面有重要的應用價值。

1.2納米高分子材料

納米高分子材料，也稱高分子納米微?；蚋叻肿映⒘?，粒徑尺度在1nm～1000nm范圍。這種粒子具有膠體性、穩(wěn)定性和優(yōu)異的吸附性能，可用于藥物、基因傳遞和藥物控釋載體，以及免疫分析、介入性診療等方面。

1.3納米復合材料

目前，研究和開發(fā)無機—無機、有機—無機、有機—有機及生物活性—非生物活性的納米結構復合材料是獲得性能優(yōu)異的新一代功能復合材料的新途徑，并逐步向智能化方向發(fā)展，在光、熱、磁、力、聲［2］等方面具有奇異的特性，因而在組織修復和移植等許多方面具有廣闊的應用前景。國外已制備出納米ZrO2增韌的氧化鋁復合材料，用這種材料制成的人工髖骨和膝蓋植入物的壽命可達30年之久［3］。研究表明，納米羥基磷灰石膠原材料也是一種構建組織工程骨較好的支架材料［4］。此外，納米羥基磷灰石粒子制成納米抗癌藥，還可殺死癌細胞，有效抑制腫瘤生長，而對正常細胞組織絲毫無損，這一研究成果引起國際的關注。北京醫(yī)科大學等權威機構通過生物學試驗證明，這種粒子可殺死人的肺癌、肝癌、食道癌等多種腫瘤細胞。

此外，在臨床醫(yī)學中，具有較高應用價值的還有納米陶瓷材料，微乳液等等。

2納米材料在生物醫(yī)學應用中的前景

2.1用納米材料進行細胞分離

利用納米復合體性能穩(wěn)定，一般不與膠體溶液和生物溶液反應的特性進行細胞分離在醫(yī)療臨床診斷上有廣闊的應用前景。20世紀80年代后，人們便將納米SiO2包覆粒子均勻分散到含有多種細胞的聚乙烯吡咯烷酮膠體溶液中，使所需要的細胞很快分離出來。目前，生物芯片材料已成功運用于單細胞分離、基因突變分析、基因擴增與免疫分析（如在癌癥等臨床診斷中作為細胞內(nèi)部信號的傳感器［5］）。倫敦的兒科醫(yī)院、挪威工科大學和美國噴氣推進研究所利用納米磁性粒子成功地進行了人體骨骼液中癌細胞的分離來治療病患者［6］。美國科學家正在研究用這種技術在腫瘤早期的血液中檢查癌細胞，實現(xiàn)癌癥的早期診斷和治療。

2.2用納米材料進行細胞內(nèi)部染色

比利時的DeMey博士等人利用乙醚的黃磷飽和溶液、抗壞血酸或檸檬酸鈉把金從氯化金酸（HAuCl4）水溶液中還原出來形成金納米粒子，（粒徑的尺寸范圍是3nm～40nm），將金納米粒子與預先精制的抗體或單克隆抗體混合，利用不同抗體對細胞和骨骼內(nèi)組織的敏感程度和親和力的差異，選擇抗體種類，制成多種金納米粒子—抗體復合物。借助復合粒子分別與細胞內(nèi)各種器官和骨骼系統(tǒng)結合而形成的復合物，在白光或單色光照射下呈現(xiàn)某種特征顏色（如10nm的金粒子在光學顯微鏡下呈紅色），從而給各種組織“貼上”了不同顏色的標簽，為提高細胞內(nèi)組織分辨率提供了各種急需的染色技術。

2.3納米材料在醫(yī)藥方面的應用

2.3.1納米粒子用作藥物載體

一般來說，血液中紅血球的大小為6000nm～9000nm，一般細菌的長度為2000nm～3000nm［7］，引起人體發(fā)病的病毒尺寸為80nm～100nm，而納米包覆體尺寸約30nm［8］，細胞尺寸更大，因而可利用納米微粒制成特殊藥物載體或新型抗體進行局部的定向治療等。專利和文獻資料的統(tǒng)計分析表明，作為藥物載體的材料主要有金屬納米顆粒、無機非金屬納米顆粒、生物降解性高分子納米顆粒和生物活性納米顆粒。

磁性納米顆粒作為藥物載體，在外磁場的引導下集中于病患部位，進行定位病變治療，利于提高藥效，減少副作用。如采用金納米顆粒制成金溶液，接上抗原或抗體，就能進行免疫學的間接凝聚實驗，用于快速診斷［9］。生物降解性高分子納米材料作為藥物載體還可以植入到人體的某些特定組織部位，如子宮、陰道、口（頰、舌、齒）、上下呼吸道（鼻、肺）、以及眼、耳等［10］。這種給藥方式避免了藥物直接被消化系統(tǒng)和肝臟分解而代謝掉，并防止藥物對全身的作用。如美國麻省理工學院的科學家已研制成以用生物降解性聚乳酸（PLA）制的微芯片為基礎，能長時間配選精確劑量藥物的藥物投送系統(tǒng)，并已被批準用于人體。近年來生物可降解性高分子納米粒子（NPs）在基因治療中的DNA載體以及半衰期較短的大分子藥物如蛋白質(zhì)、多肽、基因等活性物質(zhì)的口服釋放載體方面具有廣闊的應用前景。藥物納米載體技術將給惡性腫瘤、糖尿病和老年癡呆癥的治療帶來變革。

2.3.2納米抗菌藥及創(chuàng)傷敷料

Ag+可使細胞膜上蛋白失去活性從而殺死細菌，添加納米銀粒子制成的醫(yī)用敷料對諸如黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠濃桿菌等臨床常見的40余種外科感染細菌有較好抑制作用。

2.3.3智能—靶向藥物

在超臨界高壓下細胞會“變軟”，而納米生化材料微小易滲透，使醫(yī)藥家能改變細胞基因，因而納米生化材料最有前景的應用是基因藥物的開發(fā)。德國柏林醫(yī)療中心將鐵氧體納米粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入腫瘤部位，使癌細胞部位完全被磁場封閉，通電加熱時溫度達到47℃，慢慢殺死癌細胞。這種方法已在老鼠身上進行的實驗中獲得了初步成功［11］。美國密歇根大學正在研制一種僅20nm的微型智能炸彈，能夠通過識別癌細胞化學特征攻擊癌細胞，甚至可鉆入單個細胞內(nèi)將它炸毀。

2.4納米材料用于介入性診療

日本科學家利用納米材料，開發(fā)出一種可測人或動物體內(nèi)物質(zhì)的新技術?？蒲腥藛T使用的是一種納米級微粒子，它可以同人或動物體內(nèi)的物質(zhì)反應產(chǎn)生光，研究人員用深入血管的光導纖維來檢測反應所產(chǎn)生的光，經(jīng)光譜分析就可以了解是何種物質(zhì)及其特性和狀態(tài)，初步實驗已成功地檢測出放進溶液中的神經(jīng)傳達物質(zhì)乙酰膽堿。利用這一技術可以辨別身體內(nèi)物質(zhì)的特性，可以用來檢測神經(jīng)傳遞信號物質(zhì)和測量人體內(nèi)的血糖值及表示身體疲勞程度的乳酸值，并有助于糖尿病的診斷和治療。

2.5納米材料在人體組織方面的應用

納米材料在生物醫(yī)學領域的應用相當廣泛，除上面所述內(nèi)容外還有如基因治療、細胞移植、人造皮膚和血管以及實現(xiàn)人工移植動物器官的可能。

目前，首次提出納米醫(yī)學的科學家之一詹姆斯貝克和他的同事已研制出一種樹形分子的多聚物作為DNA導入細胞的有效載體，在大鼠實驗中已取得初步成效，為基因治療提供了一種更微觀的新思路。

納米生物學的設想，是在納米尺度上應用生物學原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，研制可編程的分子機器人，也稱納米機器人。納米機器人是納米生物學中最具有誘惑力的內(nèi)容，第一代納米機器人是生物系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的有機結合體，這種納米機器人可注入人體血管內(nèi)，進行健康檢查和疾病治療（疏通腦血管中的血栓，清除心臟脂肪沉積物，吞噬病菌，殺死癌細胞，監(jiān)視體內(nèi)的病變等）［12］；還可以用來進行人體器官的修復工作，比如作整容手術、從基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安裝在基因中，使機體正常運行或使引起癌癥的DNA突變發(fā)生逆轉(zhuǎn)從而延長人的壽命。將由硅晶片制成的存儲器（ROM）微型設備植入大腦中，與神經(jīng)通路相連，可用以治療帕金森氏癥或其他神經(jīng)性疾病。第二代納米機器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置，可以用其吞噬病毒，殺死癌細胞。第三代納米機器人將包含有納米計算機，是一種可以進行人機對話的裝置。這種納米機器人一旦問世將徹底改變?nèi)祟惖膭趧雍蜕罘绞健?/p>

第7篇：改變高分子材料的途徑范文

國際生物降解聚合物學術討論會(InternationalSymposiumonBIOdegradablepoly-Iner:)于1995年n月14一15日在日本東京舉行，主要討論生物降解聚合物的設計、合成、性質(zhì)及其應用。與會者150余人。會議收集論文近70篇，有20位世界著名專家、學者作了特遨報告.會議分PHA(生物聚酷)生產(chǎn)的生物學及生物技術、PHA的合成與生物降解、分子設計與生物降解等專題進行討論。徽生物合成的聚合物，一般稱為生物聚合物(Bi叩olymer)，具有可完全生物降解的特征。在廢棄的合成高分子材料產(chǎn)品對環(huán)境造成日益嚴重污染的今天，開發(fā)出與通用高分子材料性能相似，且又可完全生物降解的生物聚合物已成為高分子材料科學與工程，以及生物工程領域的熱點之一。本文主要介紹采用生物技術進行生物聚合物研究的最新進展。

1生物梁合物的主要種類與結構

生物體內(nèi)合成的大分子物質(zhì)，均可稱為生物聚合物，如蛋白質(zhì)、核酸、淀粉等。這里所說的生物聚合物，是指由徽生物合成的聚醋，它是不同于蛋白質(zhì)、核酸、淀粉的一類新的天然高分子物質(zhì)?；丈锖铣傻木鄞?，因既具有生物可降解性，又具有通用高分子材料的可加工性而受到人們的關注。這種由徽生物合成的聚醋，統(tǒng)稱為聚經(jīng)墓鏈烷酸醋(氏lyhydroxyalkanoate，簡稱PHA)，許多細菌都能在體內(nèi)合成和積累PHA.在細菌細胞缺乏營養(yǎng)物質(zhì)時，將水解PHA以攝取養(yǎng)料.現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)百余種細菌具有合成和積累PHA的功能，并已從20多種細菌中克隆出了PHA合成醉的結構基因。最近又發(fā)現(xiàn)合成與積累PHA的細菌可分為兩組，一組以八女口左矛陰es翻tr’功hus為代表，主要合成C:~CS單體單元的短鏈PHA;另一組以尸，-己動”洲a，。醞卯俐二，為代表，可合成具有C‘~cl‘的中等鏈長的PHA單元。PHA實際上包括一系列的聚酷，最常見的聚醋與它們的結構如下:甲墓側(cè)鏈聚經(jīng)墓T酸醋[Poly(卜hydroxybutyrate)，pHB〕（圖略）這種結構特征有利于A在環(huán)境中的降解證明，PHA能被環(huán)境中廣泛存在的某些細菌所降解.這些細菌可分泌出PHA的解菜I或水解醉。

2PHA的生物合成

在限載而碳像充足的條件下，許多好暇或厭氧菌都可合成和積爪亞徽米大小、由PHA（圖略）一般情況下，PHB在細胞中積爪約為細胞干t的0%一30%，在限載情況下，一些A-:璐必“‘盯和月以‘a(chǎn)ligen毋s菌株可積爪自身干!90%的PHB.對PH舊的生物合成過程的研究表明，Pl王B的“建筑塊”是乙隴一輔醉A，并以圖5和圖6的途徑進行合成。合成的PH衛(wèi)分子t的大小取決于細曹的種類，也與分離方法有關.若分離方法沮和，如用溶荊萃取，或直接分離出天然的PHB東粒，則可獲得高分子t的PHB，分子t可從10萬至上百萬，甚至更高.研究還表明，在一個PHB碩位中，往往包含，幾千個PHB分子，并發(fā)現(xiàn)在可合成PHB細，的一個細胞內(nèi)，至少有1800。個PHB聚合醉分子，而且在PHB的積累過程中始終保持著這一數(shù)量在限氮、限磷培養(yǎng)基中加入有萄精和丙酸，A女口左g翻esotroPhu，菌可合成和積累PH-BV.PHBV中的HB對HV的單體比可用有萄糖對丙酸的比率加以調(diào)節(jié)，而PHBV的機械性能和熱塑性直接依賴于聚醋中HB和HV的比例。

3生物技術

在PHA合成中的應用生物聚合物將成為下世紀重要的工業(yè)材料，PHA的大規(guī)模生產(chǎn)就成為實現(xiàn)這一目標而迫切需要解決的首要間題。為了提高細菌對PHA的合成能力，80年代后期，科學界已逐漸開始采用徽生物技術，用基因工程的方法解決這一問題，其過程（圖略）由PHB的生物合成過程可知，該過程涉及到3種醉:卜酮硫解醉，乙酞乙酞一輔醉A，PHB合成酶。這3種酶是使合成PHB得以實現(xiàn)的生物催化劑。即是說，在合成PHB細菌的染色體DNA上存在著對應于這3種醉的基因。日本的T.Yamane等人已從尸ara~，d活月泣七嘆方“n:菌中克隆出這3種基因，分別表示為PhbA，PhbB和Ph掃C，并分析了這3種基因的核昔酸順序，確定了3種墓因所編碼的醉的氛墓酸組成及分子（圖略）對醉結構的分析表明，來像于尸a、~。J胡it八fiea。中的戶陰硫解陣與乙曦乙跳一輔醉A與來自其他菌種的這兩種醉有，較高的氮基破同像性，同探性分別為“.7%與74.0%.對PhbA和phbB基因的結構及表達研究表明，在重組的大腸桿菌中滬劫峨和州幼B墓因能同時被轉(zhuǎn)錄，而且只能在PhbA墓因的上游檢側(cè)到啟動子活性，因而斷定這兩個墓因形成了一個操縱子.phbC基因則與戶肋A和PhbB墓因操縱子間隔10kb的核昔破.戶艦(墓因的開放閱讀框架前是一段啟動子序列和一核搶體結合位點，開放閱讀框架之后是轉(zhuǎn)錄終止子。對PhbC墓因表達的研究，是將啟動子、Ph掃C開放閱讀框架和終止子的整個系統(tǒng)擂人一高拷貝、且具有廣泛宿主菌適應性的載體，再導進尸，J翻.戊命。。，，結果使，體內(nèi)積早的PHAt有較大幅度獷提高.如以正一戊醉為原料，積早的PHA的t是原始出發(fā)菌的2.4倍。在基因工程中，提高外撅墓因表達水平的方法很多，較常用的是選排強的啟動子，提商羞因的轉(zhuǎn)錄水平，從而提高墓因表達產(chǎn)物的產(chǎn)t。日本N.Toyoda等人為了提高PHB合成相關基因在光自養(yǎng)型菌種偽“”砧叫州a中的表達水平，提高PHB的產(chǎn)t，首先用啟動子探針型穿梭質(zhì)粒從光自養(yǎng)型細菌勿.echococcoPcc7942中克隆出了強啟動子，用該強啟動子與戶肋A，PhbB和Ph掃C，以及合適的克隆載體進行了體外，組，再將盆組體導入偽口，砧配才叮匆，構建了墓因工程菌，希望戶劫叭，Ph五B和Ph夕C墓因能在其中高拷貝表達，產(chǎn)生更多的PHB合成醉，合成出更多的P婦舊.日本K.Kataoka等則致力于尋找可高拷貝復制的質(zhì)粒，他們從足阿“爪拍昭“:sP.MA4篩選出pMA4質(zhì)粒，采用電沖擊法將pMA4導入匆”ech~，sP.MA19藺株，發(fā)現(xiàn)pMA4在.勺月echococc“:sP.MA19中的拷貝數(shù)達300以上.若以這種高拷貝質(zhì)位做毅體，嵌人與PHB合成相關的3種墓因，再克隆進入MA19菌株，就可能使PHB的產(chǎn)t有較大幅度的提高。奧地利維也納大學的科學家們在以荃因工程中最常見的大腸桿菌為宿主，，組建能合成PHB的基因工程菌的同時，在重組體中還引人了曦菌體的熱教溶解簽因，使細菌易裂解而自動釋放出PHB，大大簡化了提取時所要求的苛刻條件和過程.也降低了成本。

4PHB解二研究

在對Pl犯合成醉進行研究的同時，對PHB解瑯醉和水解醉也進行了研究.日本T.Tan業(yè)等人從湖水中篩選出對PHB有解獲作用的菌株，從該菌中分離出PHB解聚酶。醉的分子量約為50000，最適作用pH為9.0，溫度37℃，可將PHB分解成3一經(jīng)基丁酸的單體或二聚體。然后又以粘性質(zhì)粒pWE15為載體，以大腸桿菌為宿主菌，從c.acid例Ora二:YM1609中克隆出PHB解聚酶基因。該塞因約由2.9kb核昔酸組成。由轉(zhuǎn)化菌中獲得的PHB解聚酶與出發(fā)菌c.acid門oransYM16o生的PHB解聚醉在分子量、醉比活性和底物專一性上都十分相似。日本的M.Nojiri和K.Kasuya等分別采用基因工程技術，對來自Alcalig翻esfaecalisTl中的PHB解聚酶基因進行研究時發(fā)現(xiàn)，PHB解聚酶基因編碼著488個氨基酸，其中包含著一段由27個氮基酸殘墓組成的信號肚.酶結構上存在著兩個功能區(qū)，一個是起催化作用的區(qū)域;另一個是與底物相結合的區(qū)域。通過定位突變，確定了酶的活性中心為位于膚鏈上的第139位的絲氮酸。另外，由第51位和95位半膚氨酸構成的雙硫鍵在維持酶的生物活性所具有的構象中起重要作用.PHB水解酶在PHB的生物降解中同樣具有重要的作用。日本K.Zhang等已從尸。-己俐，a:sp.Al中同時分離出PHB解聚酶與水解酶。水解酶能將PHB水解成D(一)一3一經(jīng)基丁酸醋的低聚物。該酶的分子量為72000，作用pH為7.0~8.5.克隆該酶基因并做基因結構分析后發(fā)現(xiàn)，該酶基因的開放閱讀框架由2112個核昔酸組成。M.Shiraki等則從Alcali-gene，faecalisTl中分離出與從尸seudomonassP.Al中發(fā)現(xiàn)的相同功能的PHB水解酶基因，基因長3kb，位于PHB解聚酶基因的下游，酶的分子量為70000.

5PHA共聚醋的聚集態(tài)結構與生物降解性的關系

PHB是可生物降解的生物聚合物，但其生物降解仍受許多因素的影響。無論是采用PHB解聚酶，還是在天然降解環(huán)境，如活性污泥、堆肥、土壤中的降解均表明，其固體形態(tài)對這種可部分結晶的生物聚醋的降解影響很大。意大利的M.Scandola在研究PHB與其他材料共混后的生物降解性時發(fā)現(xiàn)，選用不同的高聚物組分與PHB共混，可形成一系列具有不同相態(tài)的共混體，即從完全相容到完全不相容。由于PHB的結晶度很高，以PHB為主的共混體系不僅在兩組分不相容時含有PHB的晶相，而且當兩組分在融體狀態(tài)下完全相容，且共混體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于室溫的情況下，仍含有晶相。因此，在大多數(shù)情況下，以PHB為主的共混體，是一多相體系。這種共混體在PHB解聚酶的作用下或是在降解環(huán)境中，會發(fā)生如下現(xiàn)象:①對于不相容體系，PHB相的生物降解取決于PHB對酶的可接近性，PHB的暴礴表面及PHB區(qū)域的連通程度是生物降解的控制性步驟。由于共混體的相組成和共混條件強烈影響相分布，因而對生物降解的程度與速度也有控制作用.②對于相容體系，因為PHB與其他共混組分形成混合的無定形相(常與結晶PHB共存)，共混體的物理狀態(tài)—無論是橡膠態(tài)還是玻璃態(tài)，都對共混體的生物降解起關鍵作用。只有當混合的無定形相是橡膠態(tài)時，才能觀察到解聚現(xiàn)象，說明了PHB鏈段的活動性是酶作用的必要條件?；丈锖铣晒簿劭酨(3HB一co一4HB)的生物降解與共聚物中的3HB與4HB有關。P(3HB~c。一4HB)的結構式是:（式略）日本J.sait。等人的研究表明，P(3HB一co一4HB)在活性污泥和海水中的生物降解性都很好.共聚醋3HB與4HB的比例不同，生物降解的程度也不同。P(3HB一co一93mol寫4HB)的生物降解性最好，低結晶度的P(3HB一eo一14mol蠔4HB)與P(3HB一eo一41mol%4HB在25℃的活性污泥或海水中發(fā)生生物降解播要4周。在用PHB解聚醉進行降解研究時發(fā)現(xiàn)，P(3HB)的酶降解受制于薄膜的結晶度，P(3HB一co一4HB)薄膜的受破壞程度隨粉其中4HB組分的增加而增大。美國M.M.Satowski等在用顯徽觀察、廣角與小角X衍射、中子散射等方法研究PHA的形態(tài)與醉降解的關系時也指出，PHA的降解與其晶體結構有關，而PHA的晶體結構又受到共混與熱處理的影響。因而應定t確定PHA的晶體結構，以控制降解速率。日本的H.Mitom。等還通過，0Co下射線預輻照，在PHB和P(H冬HV)上引發(fā)接枝甲墓丙烯酸甲醋、2一經(jīng)乙基丙烯酸甲醋和丙烯酸。結果是:在PHB與P(HBHV)上輻照引發(fā)接枝甲基丙烯酸甲醋，會抑制其生物降解，接枝2一輕乙墓丙烯酸甲醋，會促進生物降解.由于PHB與丙烯酸接枝后親水性大大提高，因而生物降解性比接枝2一經(jīng)乙墓丙烯酸甲醋的生物降解性還好.研究還表明，輻照引發(fā)接枝主要集中在PHB及P(HB一HV)的無定形區(qū)，生物降解也主要發(fā)生在無定形區(qū)。

第8篇：改變高分子材料的途徑范文

關鍵詞：地質(zhì)工程；土質(zhì)邊坡；高分子穩(wěn)定劑；加固機理；生態(tài)護坡；強度；抗沖刷性

中圖分類號：P642 文獻標志碼：A

Abstract： The polymer soil stabilizer was used to protect the soil slope surface ecologically. The strength， anti-erosion and vegetation growth of soil modified with polymer soil stabilizer were evaluated in the laboratory. The ecological slope protection mechanism was analyzed by the test results and microscopic scanning. Engineering example application was carried out to prove the ecological slope protection effect. The results show that the strength and anti-erosion of soil are improved by polymer soil stabilizer， and the vegetation growth is promoted； the ecological slope protection mechanism of polymer soil stabilizer is that a mesh membrane structure of soil particle on slope surface is formed by the wrapping of polymer soil stabilizer， to improve the strength and anti-erosion of soil and provide a well growth environment， so as to achieve the effect of the ecological slope protection； the feasibility of ecological slope protection with polymer soil stabilizer is verified by engineering example， therefore， this method can be considered as an effective solution for the soil slope surface treatment.

Key words： geological engineering； soil slope； polymer soil stabilizer； reinforcement mechanism； ecological slope protection； strength； anti-erosion

0 引 言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人類工程活動對地表作用日益加劇。在開發(fā)建設項目的大量施工過程中，由于開挖造成原有的生態(tài)體系失衡，原生植被遭到嚴重損壞，形成許多的土質(zhì)邊坡[1-3]。這些邊坡土壤土質(zhì)松散、含水量降低、易風化，容易造成坡面侵蝕、水土流失、坡體坍塌、河流阻塞、滑坡、水污染等災害[4-11]，從而危害人民生命財產(chǎn)安全及農(nóng)田水利等基礎設施安全[12-13]。目前，常用的防治措施主要有漿砌片石護坡、換土、濕度控制、土工織物加固、擋土墻、土釘、抗滑樁等[14-17]。這些工程措施在一定條件下可有效解決土質(zhì)坡面的穩(wěn)定性，但在許多情況下還存在問題，如未從根本上解決土體的工程性質(zhì)，不能滿足生態(tài)綠化要求，工程造價高等。因此，探索一種既能有效防止土質(zhì)坡面水土流失又能結合坡面生態(tài)環(huán)境建設，既能提高土體工程性質(zhì)又能降低坡面治理成本的土質(zhì)坡面生態(tài)防護技術是一項緊迫任務。

20世紀90年代以來，隨著人類環(huán)保意識的加強，高分子穩(wěn)定劑（也稱為高分子固化劑）作為一種新型環(huán)保的土體加固材料，在美國、日本等發(fā)達國家開始蓬勃發(fā)展。高分子穩(wěn)定劑利用聚合物交聯(lián)形成立體結構包裹和膠結土粒，并利用表面活性劑改變土粒表面親水性質(zhì)，改變土體本身的性質(zhì)，同時具有摻入量較少、運輸方便、施工簡單、固化效果穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點。高分子穩(wěn)定劑廣受國際學者的關注，并取得了一批重要的成果。Bae等研究了水溶性聚丙烯酰胺在黏性土工程特性改良中的應用[18-20]；Iyengar等報道了高分子聚合物穩(wěn)定路基土效果顯著[21]；Ates介紹了水性聚合物可顯著改善砂性土的抗液化性能和無側(cè)限抗壓強度[22]；Liu等從2008年開始對高分子穩(wěn)定劑進行自主研發(fā)，對其性能進行了室內(nèi)研究，取得了一系列創(chuàng)新性成果[23-26]。

本文針對土質(zhì)邊坡坡面穩(wěn)定性問題，從土體改性機理出發(fā)，采用課題組自主研制的高分子穩(wěn)定劑對土質(zhì)坡面進行生態(tài)護坡，結合室內(nèi)和現(xiàn)場試驗詳細介紹了高分子穩(wěn)定劑坡面加固機理，驗證了該方法在土質(zhì)邊坡坡面加固中的有效性，為土質(zhì)邊坡坡面治理提供一條有效的解決途徑。

1 高分子穩(wěn)定劑概況

高分子穩(wěn)定劑是一種高聚物類土體穩(wěn)定劑。高分子穩(wěn)定劑利用聚合物交聯(lián)形成立體結構包裹和膠結土粒，或者利用表面活性劑改變土顆粒表面的親水性質(zhì)，從而提高土體的強度、水穩(wěn)定性和抗沖刷性等性能。

本試驗所選取的高分子穩(wěn)定劑為自主研制的聚醋酸乙烯酯型穩(wěn)定劑（簡稱PAS）。PAS系列高分子穩(wěn)定劑為乳白色液體，通過乳液聚合而成，黏稠狀，質(zhì)地細膩，無可見顆粒物，是一種可與水以任意比例互溶的有機高分子穩(wěn)定材料。該穩(wěn)定劑是一類近中性、高固含量、低黏度的有機高分子材料，在自然干燥條件下，具有良好的成膜性，并且具有較好的穩(wěn)定性能，在儲藏、運輸及使用過程不會產(chǎn)生產(chǎn)品變質(zhì)失效現(xiàn)象。本文所用的高分子穩(wěn)定劑pH值為6～7，固含量（質(zhì)量分數(shù)，下同）為41%，黏度為920 mPa?s，吸水率為34%，凝膠率為1.48%。該穩(wěn)定劑對環(huán)境沒有污染，自然環(huán)境下降解時間一般為2～3年，但根據(jù)固化劑中的添加劑可以調(diào)節(jié)在自然環(huán)境下的降解時間。

2 試驗目的、內(nèi)容、結果與分析

為了深入了解高分子穩(wěn)定劑改良效果和改性機理，對其改性土強度、抗沖刷性和植被生長等進行室內(nèi)試驗評價。室內(nèi)試驗所用的土樣均取自江蘇省南京市浦口區(qū)的下蜀土，其液限為53.6%，塑性指數(shù)為19.7，相對密度為2.72，最佳含水率（質(zhì)量比，下同）為15.6%，最大干密度為1.74 g?cm-3。

2.1 強度試驗

2.1.1 試驗目的

通過無側(cè)限抗壓強度試驗和抗剪切強度試驗，測出不同高分子穩(wěn)定劑含量的改性土試樣強度，并計算內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角變化。

2.1.2 試驗內(nèi)容

首先，將從現(xiàn)場取來的土樣在自然狀態(tài)下風干，破碎并過2 mm標準篩。試樣制備前將高分子穩(wěn)定劑稀釋成5種不同含量（體積分數(shù)，下同）（0%（參照樣）、5%、10%、20%和30%）的稀釋液，然后與土樣拌合。試驗設計含水率為17.8%，干密度為1.7 g?cm-3。土樣拌合均勻后采用靜力壓實法壓實制成相應的土樣，在室溫下分別養(yǎng)護48 h后進行無側(cè)限抗壓強度試驗和抗剪切強度試驗。試樣尺寸分別為39.1 mm（直徑）×800 mm（高）和61.8 mm（直徑）×200 mm（高）。無側(cè)限抗壓強度試驗所采用的儀器是南京土壤儀器廠有限公司生產(chǎn)的YYW-2 型應變控制式無側(cè)限壓力儀，其升降板的速率控制在24 mm?min-1。抗剪切強度試驗所采用的試驗儀器是ZJ 輕便型應變控制式直剪儀，試驗過程中垂直施加的四級荷載分別為50、100、200、300 kPa，應變速率為0.8 mm?min-1。

2.1.3 試驗結果與分析

從高分子穩(wěn)定劑改性土的無側(cè)限抗壓強度和抗剪切強度參數(shù)（表1）可以看出：改性土試樣的無側(cè)限抗壓強度在經(jīng)過48 h養(yǎng)護后均有明顯提高，其強度隨著高分子穩(wěn)定劑含量的增大而增大；改性土試樣的內(nèi)聚力均有較明顯的提高，并隨著高分子穩(wěn)定劑含量的增加而增大，在含量為0%～10%時，試樣的內(nèi)聚力上升最為明顯，在含量為10%～30%時，試樣的內(nèi)聚力增加速度明顯降低；而對于內(nèi)摩擦角，試樣在改良前后沒有明顯變化，同時改性土試樣的內(nèi)摩擦角隨著高分子穩(wěn)定劑含量的增加而變化量很小。

2.2 抗沖刷性試驗

2.2.1 試驗目的

在模擬降雨條件下，觀察不同高分子穩(wěn)定劑含量的改性土試樣表面土顆粒從試樣中分離出來的數(shù)量情況及試驗的抗沖刷效果。

2.2.2 試驗內(nèi)容

本試驗采用自主設計的沖刷試驗模擬裝置（圖1）對高分子穩(wěn)定劑坡面加固效果進行初步評價。試驗中先將土樣盒（16 cm×16 cm×3 cm）盛滿烘干土樣并壓實，稱重得到土樣盒質(zhì)量（m0）與土樣質(zhì)量之和（m1），將不同含量的高分子穩(wěn)定劑稀釋液均勻噴灑在試樣表面（噴灑量為3 L?m-2），在室溫條件下養(yǎng)護48 h。養(yǎng)護后，試樣放置于坡度為30°可調(diào)角支架上進行沖刷測試，收集沖刷下的土量。收集盒中的土放置在烘箱烘干24 h，得到其質(zhì)量為m2，土樣的抗沖刷率R =（m1- m2）/（m1-m0 ）。土樣的抗沖刷率越小，則沖刷越嚴重，抗沖刷能力越弱。此試樣模擬降雨的強度為2.8 L?min-1， 降雨時間為30 min。

2.2.3 試驗結果與分析

試樣在不同含量（0%、5%、10%、20%和30%）的高分子穩(wěn)定劑稀釋液作用下，測試所得的抗沖刷率分別為298%、788%、870%、945%和989%。高分子穩(wěn)定劑改性土試樣在模擬降雨條件下，表面土顆粒從試樣中分離出來的數(shù)量有明顯的降低。改性土的抗沖刷能力有了很大程度的提高，并隨著高分子穩(wěn)定劑含量的增加而不斷加強。未改性土試樣在經(jīng)過沖刷后，表面具有較為明顯的沖刷破壞現(xiàn)象，抗沖刷率只有298%，而改性土試樣沖刷后土體基本保持完整結構，當高分子穩(wěn)定劑含量達到20%和30%時，試樣的抗沖刷率分別高達945%和989%，達到很好的抗沖刷效果。

2.3 植被生長試驗

2.3.1 試驗目的

觀察噴灑不同含量高分子穩(wěn)定劑對土體結構影響和表面破壞情況及對植被生長的影響。

2.3.2 試驗內(nèi)容

為了了解高分子穩(wěn)定劑對植被生長的影響，通過植被的種子發(fā)芽和生長對比情況進行評價。本試驗選用的植被為百喜草，先將草種撒在裝有土樣的土樣盒（16 cm×16 cm×3 cm）中，在其表面噴灑水及含量為5%、10%、20%、30%的高分子穩(wěn)定劑稀釋液，放置于人工模擬氣候箱中進行養(yǎng)護，氣候箱的溫度設置為28 ℃，觀察草種的發(fā)芽和生長情況以及土樣表面土顆粒的破壞情況。

2.3.3 試驗結果與分析

從高分子穩(wěn)定劑對植被生長的影響結果（表2）可知，高分子穩(wěn)定劑對植被生長無任何不良影響。高分子穩(wěn)定劑改性土中的草種生長和發(fā)育均較好，其中高分子穩(wěn)定劑含量為30%的土樣中草種發(fā)芽提前一天，且發(fā)芽率高。改性土表面土顆粒結構完整性好，產(chǎn)生的裂隙量也明顯減少。此結果主要是由于高分子穩(wěn)定劑改性后的土顆粒水穩(wěn)定性得到較大程度的提高，土體結構及其物理性質(zhì)（如孔隙度、通氣性、透水性等）得到明顯改善，為植被提供了良好的生長環(huán)境，促進了植被生長。

3 生態(tài)護坡機理分析

高分子穩(wěn)定劑生態(tài)護坡的機理見圖2。高分子穩(wěn)定劑噴灑到土質(zhì)坡面后，高分子鏈上的內(nèi)部高分子長鏈逐漸展開，高分子鏈上的親水基團醋酸基（-OOCCH3）、羧基（-COOH）和羥基（-OH）通過氫鍵及陽離子交換作用與土顆粒形成緊密的連接結構（圖3）。而主鏈上具有疏水性的C―C長鏈通過擴散、滲透和纏繞在土顆粒表面及空隙內(nèi)形成網(wǎng)狀膜結構，增強土顆粒間的連接，最終在坡面形成一定厚度的彈性網(wǎng)狀膜土體結構（圖4）。在護坡的植被還沒有生長前，通過高分子穩(wěn)定劑的化學、物理和網(wǎng)狀膜結構的作用，可以在根本上增強土體強度，提高邊坡抗沖刷性，防止在坡面產(chǎn)生大量的沖溝及水土流失，還可以提高土體的保溫性和透氣性，有利于植被的生長和發(fā)育，減緩表面徑流和雨水的沖刷。而根系發(fā)達的植物根系力學效應可視為三維加筋纖維分布，通過水平根系的加筋作用和垂直根系的黏結型錨桿加固作用來提高坡面土體的附加“內(nèi)聚力”和承載能力，從而在高分子穩(wěn)定劑和植被的共同作用下達到良好的生態(tài)護坡效果。

邊坡表層土在高分子穩(wěn)定劑所形成的膜結構作用下，土顆粒表層結合水的變化速度大幅度降低。在降雨時，土顆粒表層結合水緩慢地吸收增加，在干燥條件下，減少的速度也十分緩慢，同時高分子鏈上的親水基團也具有較強的保水性，這樣在一定條件下可以較好地調(diào)節(jié)邊坡表層土的含水率，促進植被生長，同時防止土體表面開裂。

4 工程實例

為了進一步了解高分子穩(wěn)定劑的生態(tài)護坡效果，筆者進行了現(xiàn)場試驗研究。試驗場地選擇在江蘇省南京市浦口區(qū)，試驗段土質(zhì)為弱―中等脹縮性下蜀土， 在坡面未處理前， 坡面沖刷十分嚴重， 植被無法生長（圖5）。

針對本試驗坡段的土質(zhì)特點及氣候因素，結合綠化效果及護坡效果，本次現(xiàn)場試驗選用了百喜草、狗牙根和白三葉等3種植物，并按等份均勻混合。這3種植物對生長環(huán)境要求較低，根系發(fā)達，是極好的水土保持植物品種，非常適于邊坡防護工程，可以起到較好的生態(tài)護坡作用。

4.1 施工程序

（1）坡面整平階段：在道路施工過程中，由于路塹邊坡多為機械開挖，往往造成坡面平整度較低，出現(xiàn)低洼不平，造成邊坡整體視覺及感觀上的不足，也給施工帶來很多不便。因此，對坡面必須要進行人工整平。

（2）施肥播種階段：為了使綠化植被能有更好的生長環(huán)境，施以有機肥及其他復合肥料，同時播撒用于邊坡綠化的草種。如果有合適的噴播機械，這一階段的工作可合并到高分子穩(wěn)定劑噴灑階段，即將肥料和草籽與高分子穩(wěn)定劑混合后一起噴灑到坡面上。

（3）高分子穩(wěn)定劑稀釋階段：高分子穩(wěn)定劑黏度較大，在使用過程中一般都要將其稀釋到一定含量后再噴灑，本次試驗稀釋含量為20%。

（4）高分子穩(wěn)定劑噴灑階段：將高分子穩(wěn)定劑稀釋液按一定單位面積噴灑量均勻噴灑在撒過草種及肥料的邊坡表面，噴灑采用的方式為高壓機泵噴灑。如果具備有種籽、肥料和高分子穩(wěn)定劑混噴的機械泵，則施肥播種階段可省略。

（5）邊坡養(yǎng)護階段：由于種子發(fā)芽需要一定的溫度、水分和陽光等自然環(huán)境，所以在種子發(fā)芽和生長過程中，要定期對邊坡進行灑水養(yǎng)護。

（6）生態(tài)護坡效果評估階段：對現(xiàn)場試驗坡段的抗沖刷性、坡面破壞程度、植被生長情況等定期觀察，對護坡效果進行綜合評價[27]。

4.2 生態(tài)護坡效果分析

試驗段施工期為4月下旬，白天氣溫為18 ℃～30 ℃，噴灑施工期間天氣晴朗，有利于高分子穩(wěn)定劑在坡面成膜，滿足高分子穩(wěn)定劑的施工天氣要求。為了更好地對比高分子穩(wěn)定劑的護坡效果，試驗過程中留了小面積沒有噴灑穩(wěn)定劑的坡面進行效果對比。施工后，定期對試驗段邊坡進行現(xiàn)場評估。從現(xiàn)場試驗區(qū)的植被發(fā)育和坡面情況可知，施工45 d以后，經(jīng)過幾次暴雨的沖刷，高分子穩(wěn)定劑噴灑后的坡面基本上沒有被沖刷的跡象，坡面植被生長良好，而比對坡面有了較為明顯的沖溝，植被破壞較為嚴重。120 d以后，經(jīng)過炎熱的夏季和雨水的沖刷，改良后的坡面（圖6）已被植被完全覆蓋，得到充分的保護；而對比坡面（圖7）沖刷嚴重，溝痕變寬變深，水土流失十分嚴重，仍無植被發(fā)育。從上述現(xiàn)場護坡效果可以得出，高分子穩(wěn)定劑可以提高土體的抗沖刷性，具有較好的生態(tài)護坡效果。

5 結 語

（1）自主研制的高分子穩(wěn)定劑可以在較大程度上提高土體的強度和抗沖刷性，同時可以促進植被的生長。

（2）高分子穩(wěn)定劑生態(tài)護坡機理是通過包裹土質(zhì)邊坡坡面的土顆粒形成網(wǎng)狀膜結構，提高土體的強度和抗沖刷性等性能，給坡面植被提供良好的生長環(huán)境，從而達到生態(tài)護坡的效果。

（3）工程實例進一步驗證了高分子穩(wěn)定劑應用于土質(zhì)邊坡生態(tài)護坡的可行性，為土質(zhì)邊坡坡面治理提供了一條有效的解決途徑。

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第9篇：改變高分子材料的途徑范文

【關鍵詞】納米技術；化纖開發(fā)；擾電磁波輻射；紅外功能

中圖分類號：TF12 文獻標識碼：A 文章編號：1006-0278（2013）04-170-01

利用這些好的特性，成功的生產(chǎn)了具有多種功效、多附加值的紡織品，具有很大的經(jīng)濟效益。文章基于這一背景主要探討了納米技術在化纖開發(fā)中的應用，其中化纖主要研究了功能性化纖。

一、納米技術與材料在化纖開發(fā)中的應用

利用納米技術可以生產(chǎn)出較強功能性的化纖，有下面三種途徑可以實現(xiàn)：

1.將纖維細化，讓其細化到納米級的程度，這樣才能夠達到特殊用途領域的要求，例如：超細化纖維被用作為復合形式的增強材料；

2.通過采用納米材料來對以往使用的傳統(tǒng)材料改變其性質(zhì)，例如濕法紡絲中的溶液一起混合使用，就是把納米粒子溶解后的高聚物進行均勻的攪拌，在經(jīng)過聚合反應以后才可以加工紡絲；在融紡的過程中，把熔融的聚合物中均勻的分散納米粒子，這樣才能夠配制功能性纖維；

3.把纖維按照納米進行處理并且讓其實現(xiàn)功能化。

（一）抗紫外線纖維

化纖紡絲的時候，不僅要增加抗紫外線劑，而且也要在纖維的表面的上抹上抗紫外線劑，這樣就能配制成抗紫外線纖維。使用的添加劑有一種是具有反射紫外線的物質(zhì)，比如說紫外線屏蔽劑，在一般情況下，大多選擇使用類似A12O3、MgO、高嶺土等金屬氧化物的粉狀物質(zhì)；另外的一種是具有強烈的選擇性的將紫外光進行吸收，而且還可以為減少透過性的物質(zhì)從而將能力進行轉(zhuǎn)換，人們已經(jīng)約定俗成的稱作是紫外線吸收劑，常見的都是某些無機物，除了上面所說的幾種金屬氧化物質(zhì)，還有TiO2、納米云母等物質(zhì)；另外還有為數(shù)不多是有機化合物，通常容易見到的是水楊酸醋類、金屬離子聚合物等。在太陽發(fā)射出的紫外線中，能夠?qū)θ嗽斐蓚Φ牟ǘ问?00到400納米之間。具有吸收紫外線的特點并且屬于這個波段范圍內(nèi)的有納米TiO2、納米云母等。如果把微量的納米微粒放到化學纖維里去，那么就會出現(xiàn)把紫外線進行吸收的現(xiàn)象。這樣就能夠有效的保護人體不會受到紫外線的傷害。在目前比較常用的大部分的抗紫外線功能添加劑的主要是由納米TiO2、納米ZnO以及其它化學助劑組成的，通常情況下把細度調(diào)制到30到500nm的范圍內(nèi)。有些化纖是經(jīng)不住日曬的，其原因是有機高分子材料經(jīng)過紫外線的照射就會發(fā)生分子鏈的降解，從而有很多的自由基出現(xiàn)，影響了纖維和紡織品的顏色、色澤、強度等。然而納米ZnO粒子卻是具有十分穩(wěn)定性能的紫外線吸收劑，把它很均勻的分散在高分子材料中，通過它對紫外線能夠吸收的特性，可以阻止分子鏈發(fā)生的降解，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)防日曬耐老化預期目的。

（二）抗靜電化纖

衣物和化纖地毯等由于靜電效應，摩擦產(chǎn)生放電效應，同時易吸灰塵，給使用者帶來諸多不便；另外一些操作平臺、船艙焊接等一線工作，靜電易產(chǎn)生火花而引起炸。

因為靜電效應，所以一些衣物和化纖地毯等物體會因摩擦而產(chǎn)生物理上的放電效應。另外，化纖類的物質(zhì)還容易吸收灰塵，這樣一來會給造成使用者一些不必要的麻煩；還有某些需要操作平臺、船艙焊接等方面的工作環(huán)境下，很容易產(chǎn)生靜電，繼而因為靜電容易產(chǎn)生火花很可能造成爆炸的后果。

考慮到安全性，為解決十分關鍵的靜電問題，必須提高纖制品的質(zhì)量，然而納米微粒正好為解決這個困難指出了一種新的方式方法。把少量的納米微粒放入到化纖制品里，把具有半導體的屬性的粉狀物質(zhì)比如0.1%到0.5%的納米TiO2、納米ZnO等，加到樹脂里面，這樣就能夠產(chǎn)生很好的屏蔽靜電的功效，從而很大程度上降低了靜電效應，使得生成的制品在表面上的電阻值高達108到109歐姆，這樣一來在很大程度上就提高了安全系數(shù)。

（三）擾電磁波輻射纖雄

由于目前的微波通訊技術以及電子信息技術的飛速發(fā)展，對于像電子、電器這樣的很多產(chǎn)品都已經(jīng)走進了廣大居民的生活。這些產(chǎn)品雖然使得人們的生活變得快捷、方便、高效；但是也產(chǎn)生了一些類似如電磁干擾《EMD以及電磁污染等負面問題。這些電磁輻射會損壞人們的身體，使得人體的健康受到嚴重的威脅。如果在化纖加時，能夠增添一些如納米Fe2O3、納米NiO等這樣的納米微粒；那么就可以制出能夠抗電磁波輻射的纖維，從而可以強烈的將電磁輻射進行吸收；這樣一來，就能夠防護人們的身體。